Cet antibiotique fonctionnera-t-il pour vous ? Une méthode simple et rapide pour tester la sensibilité aux antimicrobiens

La résistance aux antimicrobiens (RAM) est la cause directe d’environ 1,3 million de décès chaque année dans le monde, un chiffre qui, selon les prévisions de l’Organisation mondiale de la santé, va augmenter. L’une des principales causes de la RAM est l’utilisation abusive et excessive des antibiotiques, qui ont permis aux microbes de muter au fil du temps et de développer une insensibilité aux médicaments conçus pour les tuer, rendant les infections plus difficiles à traiter et augmentant le risque de propagation de la maladie.

Une étape clé pour prévenir la RAM consiste à tester la sensibilité d’un microbe à certains antibiotiques avant de les prescrire à un patient, ce qui augmente la probabilité d’un traitement efficace. Bien qu’il existe des méthodes actuelles d’évaluation de la RAM, elles sont incroyablement lentes, avec un délai d’exécution de plus de 20 heures. Cela souligne la nécessité de disposer d’une méthode rapide permettant d’évaluer la sensibilité aux antimicrobiens sans sacrifier la précision.

C’est le défi que le professeur agrégé Ye Ai du pilier Développement de produits d’ingénierie de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) a choisi de relever. Dans un article intitulé « Tests de sensibilité aux antimicrobiens rapides et précis à l’aide d’une plateforme microfluidique basée sur l’impédance électrique sans étiquette » et publié dans PetitAssoc Prof Ai et son équipe ont développé avec succès une plate-forme microfluidique basée sur l’impédance électrique qui fournit une évaluation AMR rapide et précise en une heure.

Actuellement, la microdilution en bouillon et la diffusion sur disque sont la référence en matière d’évaluation de la RAM. Cependant, ces méthodes basées sur la culture reposent fortement sur le travail manuel et la mesure visuelle subjective de la croissance bactérienne qui nécessitent au moins 18 à 24 heures d’incubation.

“En conséquence, cela conduit souvent à la prescription présumée d’antibiotiques sans indication claire de leur efficacité in vitro, ce qui peut entraîner une utilisation prolongée ou excessive d’antibiotiques à large spectre”, a commenté le professeur Assoc Ai.

Pour lutter contre cela, l’équipe de recherche a développé une nouvelle plate-forme microfluidique basée sur l’impédance électrique, capable d’effectuer des tests rapides de sensibilité aux antimicrobiens (AST). Il fonctionne en mesurant la perméabilité de la membrane bactérienne après une exposition aux antibiotiques.

“Étant donné que le changement de perméabilité membranaire des bactéries sensibles peut être détecté par l’AST basé sur l’impédance dès 30 minutes après l’exposition aux antibiotiques, une culture bactérienne à long terme n’est pas requise dans notre approche”, a expliqué le professeur Assoc Ai.

La suppression de la culture bactérienne à long terme élimine le long temps d’attente qui l’accompagne. L’utilisation de la plateforme microfluidique peut réduire le délai d’obtention des résultats d’environ 20 heures par rapport aux méthodes basées sur la culture. De plus, la plateforme permet une manipulation entièrement automatisée des solutions bactériennes, réduisant ainsi les erreurs humaines et augmentant la fiabilité des résultats AST.

Pour tester l’exactitude de la plateforme, l’équipe de recherche a mené des analyses comparatives avec des méthodes basées sur la culture. « Il s’agit d’une étape cruciale pour convaincre les laboratoires cliniques et les prestataires de soins de santé d’intégrer et de tester nos solutions AST innovantes dans leur flux de travail de diagnostic existant », a déclaré le professeur associé Ai.

Tout d’abord, l’équipe a déterminé la concentration minimale inhibitrice (CMI) pour trois souches différentes d’E. coli (Eco1, Eco2 et Eco3) à différentes concentrations de l’antibiotique ciprofloxacine. La plateforme microfluidique a indiqué les CMI suivantes : Eco1 <0,0625 mg/L, Eco2 = 0,25 mg/L et Eco3 >4 mg/L.

Étant donné que les directives du CLSI indiquent que les bactéries avec une CMI inférieure à 0,25 mg/L sont sensibles à un certain antibiotique et qu’une CMI supérieure à 1 mg/L y est résistante, les résultats ont montré que les souches Eco1 et Eco2 sont sensibles à la ciprofloxacine tandis que la souche Eco3 est résistante. . Ces résultats étaient en parfait accord avec les résultats de la méthode de microdilution en bouillon.

Deuxièmement, l’équipe a évalué les points d’arrêt de différents antibiotiques. Les points d’arrêt indiquent l’activité du médicament contre les agents pathogènes potentiels, la pharmacocinétique et la pharmacodynamique du médicament, ainsi que les schémas posologiques du médicament à utiliser en clinique. Ici, l’équipe a testé la plateforme microfluidique pour voir si elle peut mesurer rapidement les points d’arrêt de la ciprofloxacine et classer les souches pathogènes comme sensibles ou résistantes. Là encore, la plateforme a pu différencier les souches avec précision et ses résultats étaient également entièrement en accord avec ceux du test de diffusion sur disque.

Enfin, l’équipe a vérifié si la plateforme pouvait être utilisée de manière plus large. Eco1, Eco2 et Eco3 ont été traités avec différents antibiotiques pour vérifier si la plateforme peut différencier avec succès les souches sensibles et résistantes, en fonction de l’antibiotique. Pour vérification, la méthode de diffusion sur disque a été réalisée en parallèle. Les résultats ont montré une fois de plus que la technologie microfluidique peut identifier correctement quelles souches sont sensibles à quels antibiotiques.

Dans tous les tests, la plate-forme microfluidique basée sur l’impédance électrique a donné des accords catégoriques à 100 % par rapport aux méthodes d’évaluation AMR de référence, ce qui en fait un outil AST très prometteur. Les implications de cette technologie sont énormes. Grâce à un moyen rapide et précis de vérifier si un certain antibiotique agira contre un microbe spécifique, la menace de RAM est grandement atténuée.

Dans l’espoir de traduire cette technologie en un véritable produit pour lutter contre la RAM, Assoc Prof Ai recherche activement des fonds de commercialisation pour introduire cette technologie sur un marché plus large et travaille également avec l’hôpital général Changi de Singapour pour développer davantage la technologie afin de l’utiliser dans contextes cliniques réels.