Modélisation de la transmission de bactéries résistantes aux
antibiotiques entre animaux M. Andraud, Anses LERAPP
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Introduction
Usage d’antibiotiques
Sélection de bactéries
résistantes
Transmission / persistance
Echec de traitements
Transmission / persistance
Essais expérimentaux / Modèles dynamiques
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Introduction
Modèles épidémiologiques: Concepts de base
Population divisée en différentes catégories:
• S: Individus sensibles • I : Individus infectieux (excréteurs) • R: Individus non excréteurs
Transitions entre catégories:
S I R λ γ
λ: Force d’infection
γ: Taux de « guérison » (recovery rate)
Force d’infection: Dépend du taux de transmission β, du nombre d’individus excréteurs (I) et du nombre total d’individus (N)
λ = β I/N
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Introduction
Modèles épidémiologiques: Concepts de base
Système d’équations différentielles:
Idt
dR
ISN
I
dt
dI
SN
I
dt
dS
Définition du taux de transmission β: Nombre moyen de nouvelles infections générées par un individu excréteur par unité de temps dans une population entièrement sensible.
Objectif: Estimation du taux de transmission de bactéries résistantes à partir de données issues d’essais expérimentaux.
Transmission d'un E. coli résistant aux fluoroquinolones chez le porc
Andraud et al. Veterinary Research 2011
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Transmission de souches E. coli résistantes chez le porc
Essai expérimental
Porcs inoculés EOPS
Porcs Contacts EOPS
•E. coli résistant à la ciprofloxacine •2 inoculations successives (10mL de suspension 1e9 UFC/mL) par voie orale • Prélèvements individuels de faeces: 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8 et 10 jours post contact • Dénombrements des souches E. coli résistantes
Animaleries de porcs EOPS / Anses-Ploufragan
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Transmission de souches E. coli résistantes chez le porc
Hypothèses de modélisation
Identification des statuts des animaux en fonction des résultats bactériologiques: • Sensibles: excrétion (Q) inférieure à 5e3 CFU/g de faeces • Infectieux: excrétion (Q) supérieure à 5e3 CFU/g de faeces
Prise en compte de l’évolution du statut de chaque individu au cours du temps: • Possibilité de recontamination • Modèle SIS (Susceptible-Infectious-Susceptible)
Identification de différents niveaux d’excrétion 3 hypothèses: • H1: Taux de transmission identique pour tous les porcs excréteurs • H2: Deux taux de transmission
•βL si 5e3< Q <1e6 (CFU/g)
•βH si Q >1e6 (CFU/g) • H3: Trois taux de transmission
•βL si 5e3< Q <1e5 (CFU/g)
•βM si 1e5<Q <1e6 (CFU/g) •βH si Q >1e6 (CFU/g)
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Transmission de souches E. coli résistantes chez le porc
(Andraud et al. 2011)
Résultats: Estimation par la méthode du maximum de vraisemblance (Klinkenberg et al. 2002, Andraud et al. 2008)
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Transmission de souches E. coli résistantes chez le porc
Conclusions:
•Transmission effective de bactéries résistantes des porcs EOPS inoculés vers les porcs EOPS contacts • Possibilité de recontamination des inoculés par les contacts devenus excréteurs pouvant en partie expliquer la persistance de la résistance sans pression de sélection • Transmission dépendante de la quantité excrétée et deux fois plus élevée chez les porcs excrétant fortement (Q > 1e6 CFU/g)
Perspectives
• Contamination oro-fécale Composante environnementale • Modélisation de la diffusion intra-élevage
• Prise en compte de dynamique de population des bactéries résistantes intra-hôte • Impact de traitements antibiotiques (pression de sélection; taux de mutation…)
Coût Biologique de la résistance sur la transmission: C. coli et C. jejuni chez le poulet
Zeitouni et al. Microbial Drug Resistance 2012
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Coût Biologique de la résistance sur la transmission: C. coli et C. jejuni chez le poulet
• Coût biologique: moindre compétitivité d’une souche bactérienne suite à une acquisition de résistance à un antibiotique.
Ce coût biologique impacte-t-il la transmission de bactéries résistantes entre individus ?
Essai expérimental
•Inoculation par voie orale •Prélèvements individuels de faeces:
• 4, 7, 9, 11, 15, 18, 23, 28 jours post inoculation •Dénombrements de bactéries résistantes
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Coût Biologique de la résistance sur la transmission: C. coli et C. jejuni chez le poulet
Hypothèses de modélisation
Identification des statuts des animaux : interprétation des résultats bactériologiques
Prise en compte de l’évolution du statut de chaque individu au cours du temps: • Possibilité de recontamination • Modèle SIS (Susceptible-Infectious-Susceptible)
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Coût Biologique de la résistance sur la transmission: C. coli et C. jejuni chez le poulet
Campylobacter coli
Résultats: Estimations du taux de transmission (β) selon les protocoles d’inoculation (mono- ou co-inoculation)
Souche
Taux de transmission (β)
Mono-inoculation Co-inoculation
C. coli sensible 2.4 (0.84;6.89) 1.42 (0.53;3.75)
C. coli résistant 2.4 (0.86;6.98) 1.42 (0.53;3.75)
Campylobacter jejuni
Souche
Taux de transmission (β)
Mono-inoculation Co-inoculation
C. jejuni sensible 0.7(0.28;1.77) 0.65 (0.58; 1.43)
C. jejuni résistant 0.53 (0.28;1.03) 0.97 (0.58; 1.60)
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
Coût Biologique de la résistance sur la transmission: C. coli et C. jejuni chez le poulet
Conclusions
• Protocole expérimental initialement non dédié à des travaux de modélisation Larges intervalles de confiance pour les estimations Différence non significative chez C. jejuni
• Mais les outils de modélisation ont permis d’établir de premiers résultats: Aucun impact de la résistance sur la transmission chez C. Coli. Mono-inoculation: taux de transmission plus faible des souches résistantes chez C. jejuni. Tendance inversée dans le cas de co-inoculation chez C. jejuni
Modélisation de la transmission de bactéries résistantes entre animaux
M. Andraud Anses LERAPP [email protected]
Remerciements
E. Jouy, C. Chauvin, P. Sanders, M. Laurentie, I. Kempf, S. Zeitouni, N. Rose, A. Le Roux, R. Cariolet, O. Collin, G. Ermel, Programme de transversalités Anses – Projet MAREP Thèse de doctorat d’Université de Rennes 1 de S. Zeitouni (financement MRT)
M. Andraud, N. Rose, M. Laurentie, P. Sanders, A. Le Roux, R. Cariolet, C. Chauvin, and E. Jouy. Estimation of transmission parameters of a fluoroquinolone-resistant Escherichia coli strain between pigs in experimental conditions. Vet Res, 42(1):44, 2011. S. Zeitouni, O. Collin, M. Andraud, G. Ermel, and I. Kempf. Fitness of macrolide resistant Campylobacter coli and Campylobacter jejuni. Microbial Drug Resistance, 18(2):101, 2012. D. Klinkenberg, J. de Bree, H. Laevens and M.C. De Jong. Within- and between-pen transmission of Classical Swine Fever Virus: a new method to estimate the basic reproduction ratio from transmission experiments, Epidemiol. Infect. (2002) 128:293–299. M. Andraud, B. Grasland, B. Durand, R. Cariolet, A. Jestin, F. Madec and N. Rose. Quantification of porcine circovirus type 2 (PCV2) within- and between-pen transmission in pigs. Vet. Res 39, 43, 2008.
Références
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