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Antibiogrammes et antibiothérapie

Par Anne Florimond Dernière modification 02/10/2020 07:44
L'activité proposée reprend, en la contextualisant et en l'adaptant à un public d'élèves de première, l'idée d'antibiogramme numérique autrefois proposée par Alain Pothet pour l'ancien programme de SVT (à l'époque, au cycle central) du collège. La notion de CMI du couple (bactérie, antibiotique) est explicitée et le logiciel Mesurim vient en renfort pour la mesure du halo d'inhibition, ce qui amène à discuter de la pertinence du choix de l'antibiotique.
  • Les préconisations du programme (BO Spécial n°1 du 22/01/2019, programme de sciences de la vie et de la Terre de première générale)
Connaissances Capacités

Parmi les mutations spontanées ou induites qui se produisent aléatoirement dans les populations de bactéries, certaines confèrent des résistances aux antibiotiques.

L’application d’un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les mutants résistants à cet antibiotique, d’autant plus qu’il élimine les bactéries compétitrices sensibles et permet donc leur développement numérique.

L’utilisation systématique de traitements antibiotiques en santé humaine comme en usage agronomique ou vétérinaire conduit à augmenter la fréquence des formes résistantes dans les populations naturelles de bactéries et aboutit à des formes simultanément résistantes à plusieurs antibiotiques. Cela constitue un important problème de santé publique car le nombre de familles d’antibiotiques disponibles est limité. De nouvelles pratiques plus responsables des antibiotiques disponibles doivent donc être recherchées.


Objectifs : un cas pratique de sélection naturelle dans des populations bactériennes est ici illustré et ses incidences en termes de santé publique, dégagées.

Étudier un protocole expérimental permettant de montrer la sensibilité ou la résistance de micro-organismes à différents antibiotiques. 

Concevoir et mettre en place un protocole expérimental pour étudier l'apparition de mutants résistants à un antibiotique à partir d'une culture de bactéries sensibles, dans les conditions de sécurité attendues. 

Recenser, extraire et organiser des informations pour identifier la sensibilité ou la résistance de micro-organismes à différents antibiotiques ;  calculer le taux d'apparition de résistances dans une population ;  analyser des bases de données sur la résistance aux antibiotiques en France et en Europe (type, incidence dans les populations, relations avec les pratiques de santé et d'élevage, etc.).

Identifier, sur un exemple, l’intérêt de l’application du raisonnement évolutionniste en matière médicale (prendre en compte l'avantage compétitif des résistants).

 

  • Mise en situation et recherche à mener

Thomas, Jean et Côme sont tous les trois victimes d’une infection bactérienne. Ils se présentent chez le médecin. Ce dernier pense les traiter avec un antibiotique précis (l’antibiotique X) mais il se demande si cet antibiotique est adapté. Il prescrit donc pour chaque patient un antibiogramme1.

À partir de la simulation de leurs antibiogrammes respectifs, déterminer pour quel(s) patient(s) un traitement utilisant l'antibiotique X sera adapté.

 1Un antibiogramme est une technique de laboratoire visant à tester la sensibilité d'une souche bactérienne vis-à-vis d'un ou plusieurs antibiotiques. Le principe consiste à placer la culture de bactéries en présence du ou des antibiotiques et à observer les conséquences sur le développement et la survie de celle-ci (source : Wikipedia)

  • Les ressources :

 

 

Numérique

  • Logiciel NetBioDyn et modèle patient.nbd (à rechercher dans le dossier [modele_patient]) à utiliser pour simuler la réalisation de l’antibiogramme d’un patient.

Description du modèle patient.nbd : le modèle comporte une boite de pétri gélosée sur laquelle des bactéries peuvent se multiplier. L'utilisateur du modèle peut composer une pastille imbibée de l’antibiotique X. Les autres entités du modèle sont les bactéries 1, 2 et 3 provenant respectivement de Thomas, Jean et Côme. La règle située sous la boite de Petri permet d'une part d'ajuster la dimension de la pastille avant le lancement de la simulation et d'autre part de mesurer ultérieurement le diamètre de l'auréole d'inhibition de la croissance bactérienne.

  • Logiciel Mesurim pour la mesure du diamètre du halo (auréole d’inhibition autour de la pastille) une fois que la simulation est terminée.  

 

 

 

 

 

Scientifique

  • Au laboratoire, pour caractériser la sensibilité  d'une souche bactérienne à un antibiotique donné, on utilise la CMI : Concentration Minimale d'Inhibition. Il s’agit de la plus petite concentration en antibiotique nécessaire pour inhiber la croissance de cette souche bactérienne, mesurée sur un antibiogramme. La CMI caractérise le couple antibiotique / bactérie, chaque souche de bactérie ayant sa propre valeur, en fonction des résistances naturelles et/ou acquises pour la molécule testée.

Le diamètre du halo mesuré sur l'antibiogramme permet de définir la CMI. On fournit ici le graphique du laboratoire qui donne les paires de valeurs (CMI, diamètre) pour l’antibiotique X.

  • En outre, un antibiotique utilisé chez l'homme est caractérisé par des concentrations critiques : concentration critique inférieure (c) et concentration critique supérieure (C) (source).

La concentration critique inférieure (c) représente la concentration sanguine minimale moyenne en antibiotique habituellement obtenue chez un malade (aux posologies habituelles) ;

La concentration critique supérieure (C) représente la concentration sanguine maximale moyenne en antibiotique pouvant être tolérée par un patient. Elle correspond au seuil de toxicité.

Les concentrations critiques c et C établies pour l’antibiotique X sont reportées sur le graphique du laboratoire.

  • Le protocole à répéter pour chaque patient :

1. Ensemencer la gélose avec la bactérie prélevée chez le patient :

  • disposer 20 bactéries dans la boîte de Pétri, de manière homogène, en évitant la région centrale de la boîte.

2. Simuler le dépôt d’une pastille imbibée de l’antibiotique :

  •  disposer plusieurs fois au centre de la boîte l’entité « pastille » de manière à obtenir un obtenir un disque d’environ 5 mm de diamètre.

3. Lancer la simulation jusqu’à la stabilisation de la croissance bactérienne :

  • observer l’auréole (halo) d’inhibition autour de la pastille, c’est-à-dire la zone où la croissance de la bactérie est empêchée.

4. Exploiter le halo d'inhibition :

  • Faire une capture d’écran puis mesurer (en mm) avec le logiciel Mesurim le diamètre de l'auréole

Exemple de l'antibiogramme de Thomas

  • Reporter le diamètre sur le graphique fourni par le laboratoire.
  • Déterminer graphiquement la CMI (Concentration Minimale d'Inhibition) de l’antibiotique vis-à-vis de la bactérie ayant infecté le patient et comparer la CMI avec les concentrations critiques C et c établies pour l’antibiotique X.
  • En déduire si l’antibiotique peut être prescrit.

 

--> Voir une aide exhaustive pour l'exploitation du halo d'inhibition (exemple de Thomas)

--> Voir le corrigé de cette activité 

--> Voir des exemples de productions d'élèves (travaux de groupes menés à distance lors du confinement, en mai 2020) :

 

--> FOCUS TECHNIQUE : LE LOGICIEL NETBIODYN

  • Nous conseillons la version hors-ligne, à télécharger ici

TRES IMPORTANT : Il faut dézipper le kit et ouvrir BioDyn_Applet.jar (qui est associé à un fichier License.txt) indispensable à son fonctionnement). Il faut vraiment qu’il y ait tout le contenu du kit pour que le programme fonctionne

  • Si vous êtes néophyte, utiliser ce tutoriel pour ouvrir un modèle et le faire fonctionner. 
  • Si vous voulez apporter des modifications à un modèle ou créer vos propres modèle, utiliser cet autre tutoriel.

 

 

Sources et bibliographie :

- la proposition initiale d'Alain Pothet sur ce site

- méthodes d’évaluation de l’activité des antibiotiques in vitro :  

http://www.medecine.ups-tlse.fr/pcem2/bacteriologie/Evaluation_activite_antibiotiques.pdf