Les agents antimicrobiens de différents types sont utilisés depuis plus de 100 ans. Il s'agit par exemple d'antibiotiques pour les animaux, les plantes et/ou les personnes, de désinfectants utilisés pour les surfaces dures et de désinfectants utilisés pour les mains et la peau. Des isolats microbiens ont montré un niveau de résistance à certains de ces agents antimicrobiens, ce qui suscite une inquiétude légitime quant au développement d'une telle résistance aux biocides par leur utilisation normale. Si la résistance aux antibiotiques est bien décrite, la tolérance aux assainisseurs et aux désinfectants est moins bien comprise. Dans cet article, nous allons expliquer la différence entre la résistance aux antibiotiques et aux désinfectants et leurs impacts sur leurs performances.
Différences entre la résistance aux antibiotiques et aux désinfectants
Dans les médias, et dans une moindre mesure dans d'autres publications, on fait peu de distinction entre les résistances aux différentes classes d'agents antimicrobiens, ce qui contribue à l'ambiguïté quant à savoir si la résistance à un agent est liée à la résistance à d'autres agents. Nombreux sont ceux qui pensent que la résistance aux antibiotiques est la même que la résistance aux désinfectants et qu'une solution qui traite la résistance à un antimicrobien fonctionnera pour les autres. Contrairement aux antibiotiques, les problèmes de résistance aux désinfectants sont beaucoup moins fréquents, car les deux fonctionnent selon des mécanismes différents. Alors que les antibiotiques agissent spécifiquement sur certains processus biologiques du métabolisme de la bactérie, les désinfectants agissent de manière non spécifique sur l'ensemble des structures biologiques de la cellule. Il n'est donc pas surprenant que les bactéries puissent modifier ces sites spécifiques d'attaque (par les antibiotiques) en subissant des mutations. En revanche, les cellules bactériennes sont beaucoup moins capables de s'adapter et de se protéger contre l'attaque des désinfectants.
Qu'est-ce qui provoque la tolérance antibactérienne et comment se produit-elle ?
Même si les adaptations des microbes aux désinfectants sont moins bien décrites, on connaît certains mécanismes qui permettent une certaine tolérance. Cependant, il faut d'abord faire la distinction entre résistance et tolérance. La tolérance est souvent un niveau inférieur d'insensibilité et est rarement complète. Ce faible niveau d'insensibilité est différencié de la résistance, qui est un niveau élevé d'insensibilité et peut être une quasi-immunité à un antimicrobien.
- La résistance acquise est souvent obtenue par mutation génétique ou par l'acquisition de gènes codant pour la tolérance à partir d'autres organismes par transfert horizontal de gènes. Elle peut également résulter d'une réponse au stress, par exemple par la production de biofilms.
- Un biofilm est une communauté de micro-organismes associés à une surface et enfermés dans des substances polymères extracellulaires (EPS). Les biofilms peuvent se former dans divers environnements et, par conséquent, des matériaux non cellulaires tels que le sol et les cristaux minéraux peuvent être trouvés dans une matrice de biofilm. Les bactéries des biofilms sont phénotypiquement et génétiquement différentes et sont plus difficiles à tuer que leurs homologues planctoniques, car les EPS limitent le contact direct entre les cellules microbiennes des biofilms et les antimicrobiens. Les cellules persistantes constituent une sous-population phénotypiquement différente de cellules dans les biofilms qui sont plus tolérantes aux antimicrobiens. Une fois retirées d'un biofilm et du PSE protecteur, la plupart des bactéries sont aussi sensibles que d'autres organismes qui n'ont pas fait partie du biofilm.
- Les pompes d'efflux sont capables de déplacer une variété de composés toxiques différents hors des cellules et d'accorder directement aux bactéries une tolérance supplémentaire aux antimicrobiens par l'extrusion dans l'environnement externe des assainissants ou des désinfectants qui ont diffusé dans la cellule. En général, elles améliorent également la tolérance aux antimicrobiens en favorisant la formation de biofilms.
- La résistance génotypique est une forme de résistance qui est codée par des gènes spécifiques. Ces gènes de résistance peuvent apparaître par mutation au cours de la mitose (un processus de duplication cellulaire) et peuvent coder un système capable de réduire l'efficacité d'un antimicrobien (par exemple, des pompes d'efflux).
La tolérance différente des microbes aux désinfectants dépend de différents facteurs. Par exemple, la structure différente de la cellule bactérienne peut entraîner des sensibilités différentes aux antimicrobiens. En outre, il existe des bactéries qui ont la capacité de former des spores (par exemple, Clostridioides difficile). Cet état de spore confère aux micro-organismes une résistance accrue à certains produits chimiques ou à certaines influences environnementales (comme les températures élevées).
La tolérance aux désinfectants et aux assainisseurs - a-t-elle un impact sur la performance de ces produits ?
Pour tous les antimicrobiens, la concentration en cours d'utilisation joue un rôle important dans le risque de développer une résistance ou une tolérance à l'antimicrobien. Les antimicrobiens représentent une pression sélective sur les micro-organismes. Lorsque les micro-organismes sont exposés à une dose élevée d'antimicrobiens (exposition aiguë), ils ont généralement beaucoup moins de chances de développer une résistance ou une tolérance. En revanche, l'exposition chronique à de faibles niveaux d'antimicrobiens représente un risque plus élevé de résistance, car une pression sélective aussi faible mais prolongée permet aux micro-organismes de développer des mécanismes spécifiques de résistance et de tolérance (Donaghy, 2019) (Kampf, 2019) (Weber, 2006).
Y a-t-il des différences dans les ingrédients actifs des désinfectants ?
Chlorure d'ammonium quaternaire (Quat) : La tolérance au quat a été relativement bien caractérisée. À des niveaux supérieurs à la concentration minimale inhibitrice (CMI - niveau minimal de biocide nécessaire à l'activité antimicrobienne), les quats perturbent les membranes cellulaires. Lorsque les quats sont utilisés à des concentrations inférieures à la CMI, le mode d'action est compliqué et comprend toujours de multiples processus tels que la modification des membranes de la cellule, l'hyper-expression des pompes d'efflux ou l'acquisition de gènes d'efflux spécifiques aux quats. Bien que de nombreux mécanismes d'efflux qui peuvent assurer la tolérance au quat puissent également assurer la résistance aux antibiotiques, il n'est pas clair qu'il existe une relation de cause à effet où l'utilisation du quat entraîne une résistance aux antibiotiques ou vice versa. Sans surprise, il existe une variété de gènes de tolérance au quat et ces gènes peuvent être largement répandus et relativement communs. Cependant, l'impact de ces gènes sur la tolérance phénotypique n'est pas clair. Il n'est pas clair non plus qu'il y ait un impact des gènes de tolérance au quat sur les niveaux sublétaux de quat. En général, les gènes de tolérance semblent n'avoir aucun impact sur la tolérance aux niveaux d'utilisation recommandés des assainisseurs et des désinfectants à base de quat.
Les oxydants (chlore, acide peracétique, peroxyde d'hydrogène) agissent comme des dénaturants des protéines en réagissant avec les groupes thiol et amino et, par conséquent, endommagent les structures cellulaires, y compris la paroi cellulaire, les membranes et les acides nucléiques.
Comme les oxydants ciblent presque toutes les structures cellulaires sans distinction, on ne s'attend pas à ce que la résistance passe par des gènes et des processus cellulaires spécifiques, ce qui n'a pas été démontré dans la littérature. Cependant, les bactéries peuvent avoir une sensibilité réduite au stress oxydatif en formant un biofilm ou une autre tolérance phénotypique. Les micro-organismes formant un biofilm produisent des substances polymères extracellulaires qui étouffent les effets des oxydants. Par conséquent, une concentration plus élevée d'agent oxydant est généralement nécessaire pour tuer les micro-organismes dans les biofilms. Certains micro-organismes produisent l'enzyme catalase qui convertit le peroxyde d'hydrogène en oxygène et en eau et peut fournir une résistance intrinsèque à de très faibles niveaux de H202. Cependant, la plupart des désinfectants et des assainisseurs utilisent du peroxyde à un niveau qui peut surmonter l'inactivation par la catalase.
L'efficacité de l'alcool pour tuer les bactéries végétatives est principalement due à la dénaturation des protéines, des solutions de 60 à 80 % d'alcool étant généralement recommandées (OMS, 2009). Cependant, les solutions alcoolisées ne sont pas des agents antimicrobiens efficaces contre les spores bactériennes (OMS, 2009) (Boyce, 2018). Une étude récente de Pidot (2018) a démontré une efficacité variable (intervalle de 10 fois) de l'alcool contre différents isolats d'Enterococcus faecium, suggérant la possibilité que des mécanismes de tolérance ou de résistance existent. Cependant, cette étude a été réalisée à l'aide d'une solution d'isopropanol à 23 %, ce qui est nettement inférieur au niveau d'alcool dont nous venons de parler, et la signification clinique de cette découverte est donc incertaine. Lorsque les solutions standard d'alcool à 70 % ont été utilisées, l'efficacité a répondu aux attentes et a été constante pour les différents isolats. Une étude de Tinajero (2019) n'a trouvé aucune différence de sensibilité à l'alcool parmi les isolats d'Enterococcus faecium après l'adoption à l'échelle de l'hôpital de produits de friction pour les mains à base d'alcool.
Les désinfectants de surface contenant de l'alcool sont généralement formulés avec d'autres ingrédients afin d'améliorer leur efficacité et de diminuer leur adsorption sur les sols (Boyce, 2018). Les désinfectants à base d'alcool sont de mauvais nettoyeurs, s'évaporent rapidement et sont souvent inflammables, ce qui en fait un choix inférieur pour la désinfection générale des surfaces (Boyce, 2018). On sait que leur efficacité biocide est compromise par la présence de souillures, notamment celles à base de protéines (Boyce, 2018) (OMS, 2009). En utilisant un désinfectant à base d'alcool, on pourrait s'attendre à un nettoyage préalable des surfaces, qui lui-même aurait un impact sur le niveau de micro-organismes restant sur la surface. Il n'est donc pas certain que les résultats de Pidot (2018) aient une signification pratique pour l'hygiène des mains ou la désinfection des surfaces.
Conclusion - Sur la base de la littérature actuelle :
Ces dernières années, plusieurs études publiées ont montré que les bactéries peuvent développer une résistance non seulement aux antibiotiques mais aussi des tolérances aux désinfectants et aux assainisseurs. Toutefois, les publications établissent principalement un lien avec le QUAT en tant qu'ingrédient actif et avec une exposition sublétale à long terme, ce qui n'est pas utilisé dans la pratique. En outre, les biofilms doivent également être spécifiquement pris en compte pour les raisons exposées dans cet article. En tout état de cause, il est nécessaire de poursuivre les recherches dans ces domaines.
Références :
- Boyce JM. Les alcools comme désinfectants de surface dans les établissements de santé. Infect Cont and Hosp Epidemiol, 2018 ; 39 (3) : 323-328.
- Donaghy JA, Balamurugan J, Goodburn K, Grunwald L, Jensen AJ, Kanagachandran K, LaFforgue H, Seefelder W, Quentin MC. Relations entre les assainisseurs, les désinfectants et les agents de nettoyage et la résistance antimicrobienne. J Food Prot. 2019 ; 82(5) : 889-902.
- Kampf G. Adaptive bacterial response to low level chlorhexidine exposure and its implications for hand hygiene. Microbial Cell. 2019 ; 6(7) : 307-320.
- Pidot SJ, Gao W, Buultjens AH, Monk IR, Guerillot R, Carter GP, et. al. Augmentation de la tolérance de l'Enterococcus faecium hospitalier aux alcools de lavage des mains. Science Translational Medicine. 2018 ; 10 : eaar6115.
- Tinajero CG, Bobadilla-Del Valle M, Alvarez JA, Mosqueda JL, De Leon AP, Macias AE. Sensibilité d'Enterococcus faecium résistant à la vancomycine à l'alcool isopropylique avant et après la mise en œuvre du lavage des mains à l'alcool dans un hôpital. Am J of Infect Cont. 2019 ; 47 : e-27-29.
- Weber DJ, Rutala WA. Utilisation de germicides à domicile et dans les établissements de santé : Y a-t-il un lien entre l'utilisation de germicides et la résistance aux antibiotiques ? Infect Cont and Hosp Epidemiol. 2006 ; 27(10) : 1107-1119.
- Organisation mondiale de la santé. Directives de l'OMS sur l'hygiène des mains dans les soins de santé. Presse de l'OMS. 2009 ; Genève, Suisse.