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Modélisation de la transmission de bactéries résistantes aux

antibiotiques entre animaux M. Andraud, Anses LERAPP

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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


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


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


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



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)



(Andraud et al. 2011)

Résultats: Estimation par la méthode du maximum de vraisemblance (Klinkenberg et al. 2002, Andraud et al. 2008)



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



• 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



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)



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)



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


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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