Infections sur matériel étranger

J.M. Besnier, Service de Maladies J.M. Besnier, Service de Maladies Infectieuses, ToursInfectieuses, Tours

Incidences Infections sur prothèse valvulaire cardiaqueInfections sur prothèse valvulaire cardiaque

1 à 3% (12 mois post-opératoire)1 à 3% (12 mois post-opératoire) 3 à 5,7% (60 mois post-opératoire)3 à 5,7% (60 mois post-opératoire)

Infections sur sonde de pacemakerInfections sur sonde de pacemaker 0,8 à 4,9%0,8 à 4,9%

Infection sur prothèse artérielleInfection sur prothèse artérielle Aorto-fémorale : 0,5 à 3%Aorto-fémorale : 0,5 à 3% Fémoro-fémorale ou poplitée : 2 à 5%Fémoro-fémorale ou poplitée : 2 à 5%

Prothèse ostéo-articulaireProthèse ostéo-articulaire Hanche : < 1%Hanche : < 1% Genou : 2,9%Genou : 2,9%

Infections sur prothèses ostéo-articulaires

Microbiologie des endocarditesMicroorganisme (%)Microorganisme (%) ValveValve ValveValve En FranceEn France

nativenative prothétiqueprothétique 19911991 19991999< 60 j< 60 j > 1 an> 1 an

StreptococcusStreptococcus sp sp 30-4530-45 11 30-3330-335858 5858S. viridansS. viridans 2727 1717S. bovisS. bovis I I 2323 2525

S. aureusS. aureus 25 - 3025 - 30 20-2420-24 15-2015-201818 2323SCNSCN 3 - 53 - 5 30-3530-35 10-1210-1255 66EnterococcusEnterococcus 14 - 1714 - 17 5 - 85 - 8 8 - 128 - 12-- --ChampignonsChampignons 22 5 - 105 - 10 11 -- --Cultures négativesCultures négativeset HACEK et HACEK 55 3 - 73 - 7 3 - 83 - 8 -- --

Microbiologie des infections sur prothèse vasculaire

ProthèsesProthèsesAortoiliaquesAortoiliaques AortofémoralesAortofémorales

S. aureusS. aureus 55 2424S. epidermidisS. epidermidis 66 2727Autres cocciAutres cocci 1010 1313AnaérobiesAnaérobies 1717 --EntérobactériesEntérobactéries 5555 3939Cultures négativesCultures négatives 66 55

Microbiologie des infections sur prothèse ostéo-articulaire

Berbari Steckelberg Tsukayama (n=462) (n=1023) (n=106)1969-1991 1969-1991 1980-1991

S. aureus 101 (22%) 240 (23) 33 (31)SCN 86 (19) 254 (25) 56 (53)Streptocoques 42 (9) 79 (8) 14 (13)Bacilles Gram - 38 (8) 114 (11) 21 (20)Anaérobies 29 (6) 62 (6) 12 (11)Culture - 38 (8) 83 (8) 3 (3)Autres 21 (5) 54 (5) 11 (10)Polymicrobien 88 (19) 147 (14) 27 (25)*

Infections sur cathéter centralEpidémiologie

20 à 70% des bactériémies nosocomiales20 à 70% des bactériémies nosocomiales 1 à 9,6 bactériémies liées aux cathéters/1 à 9,6 bactériémies liées aux cathéters/1000 jrs-cathéter1000 jrs-cathéter

Mortalité attribuable 12 à 25%Mortalité attribuable 12 à 25% Microorganismes en causeMicroorganismes en cause

SCN SCN 27%27% S. aureusS. aureus 26%26% ChampignonsChampignons 17%17% KESKES 16%16%

Infections sur matériel étranger PhysiopathologiePhysiopathologie

Mode de contaminationMode de contamination Facteurs de l’hôteFacteurs de l’hôte Facteurs bactériens : protéines de surfaceFacteurs bactériens : protéines de surface Facteurs liés au matériauFacteurs liés au matériau

DiagnosticDiagnostic Prise en charge thérapeutiquePrise en charge thérapeutique PréventionPrévention

Physiopathologie : mode de contamination

Per-opératoirePer-opératoire Post-opératoire précoce (cicatrice)Post-opératoire précoce (cicatrice) Post-opératoire tardif (hématogène)Post-opératoire tardif (hématogène) Réservoir de la bactérie en cause ?Réservoir de la bactérie en cause ?

ExogèneExogène Endogène : relation entre colonisation / portage nasal et Endogène : relation entre colonisation / portage nasal et

Bactériémie (NEJM, Von Eiff, 2001)Bactériémie (NEJM, Von Eiff, 2001) Infection après chirurgie cardio-thoracique (JID, Kluytmans, 1995)Infection après chirurgie cardio-thoracique (JID, Kluytmans, 1995) Infection après chirurgie orthopédique (ICHE, Kalmeijer, 2001)Infection après chirurgie orthopédique (ICHE, Kalmeijer, 2001) Infection de pacemaker (Circulation, Da Costa, 1998)Infection de pacemaker (Circulation, Da Costa, 1998)

Physiopathologie : facteurs de l’hôte

Absence de réponse humorale efficace et spécifiqueAbsence de réponse humorale efficace et spécifique Altération de l’activité phagocytaireAltération de l’activité phagocytaire

Diminution de l’activité opsonisanteDiminution de l’activité opsonisante Dégranulation des PMNDégranulation des PMN Diminution de l’activité bactéricide (germes catalase +, Diminution de l’activité bactéricide (germes catalase +,

production d’ion superoxyde)production d’ion superoxyde) Diminution de production de cytokines (TNF)Diminution de production de cytokines (TNF) Malgré l’afflux de PMN (bactérie/PMN = 1/100 à 1/50 000)Malgré l’afflux de PMN (bactérie/PMN = 1/100 à 1/50 000) Effet protecteur de l’administration locale de PMNEffet protecteur de l’administration locale de PMN Diminution de production d’IFN-Diminution de production d’IFN-γγ ? ?

Modèle cagePathogénie de l’infection sur matériel Mesure de l’activité Mesure de l’activité

bactéricide des PNNbactéricide des PNN 1 à 2 semaines après 1 à 2 semaines après

implantationimplantation

% killing

heureincubation

01020304050607080

0 1 2S. aureus/PNN cage E. faecalis/PNN cageS. aureus/PNN péritoine E. faecalis/PNN péritoine

Physiopathologie : facteurs de l’hôte

(Boelens, JID, 2000; 181:1167-71)

• Modèle infection sur cathéter sous-cutané

• S. epidermidis RP62A

• Traitement IFN sous-cutané x 3/sem

• Compte cfu après 2 semaines

Physiopathologie : facteurs de l’hôte

Cytokines Production de TNF, IL10 et IFN-γpar cellules mononucléées, en réponse à S. aureusControl Patient

TNF 6598 pg 12 885IL-10 235 pg 1036IFN-γ 3,2 IU < 0,08

(Honstettre, JCM, 2003; 41:5344-6)

De l’adhérence au biofilm UN des aspects de la physiopathologie

des infections sur prothèse Intérêt pour le diagnostic des infections ?

Sonication, trypsinisation ... Intérêt pour le traitement des infections Intérêt pour la prévention des infections ?

matériau, concentrations sub-inhibitrices d’antibiotiques, Inhibition de l’adhérence

De l’adhérence au biofilm(Marshall, ASM News 1992 ; 58 : 202-207)

Le biofilm(Gristina, Science 1987 ; 237 : 1588-1595)«Proteinaceous «Proteinaceous adhesinsadhesins (fimbriae in Gram-negative (fimbriae in Gram-negative bacteria), polysaccharides bacteria), polysaccharides polymerspolymers, and , and surfacesurface andand milieumilieu substancessubstances interact and intermix to form an interact and intermix to form an aggregate of bacteriaaggregate of bacteria, elemental substances, glycoproteins, , elemental substances, glycoproteins, and polysaccharides in a biofilm» …or and polysaccharides in a biofilm» …or «a microbially derived sessile community characterized by «a microbially derived sessile community characterized by cellscells that are that are attachedattached to a substratum or interface or to each to a substratum or interface or to each other, are embedded in a other, are embedded in a matrix of extracellular polymeric matrix of extracellular polymeric substancessubstances that they have produced, and exhibit an that they have produced, and exhibit an altered altered phenotypephenotype with respect to growth rate and gene with respect to growth rate and gene transcription »transcription »(Donlan et Costerton, Clin Microbiol Rev, 2002)

De l’adhérence au biofilm(Gristina, Science 1987 ; 237 : 1588-1595)

Charge électriqueCharge électrique Forces Van der WaalsForces Van der Waals HydrophobicitéHydrophobicité Protéines de surfaceProtéines de surface Protéines de l’hôte Protéines de l’hôte

(récepteurs)(récepteurs) Cellules ? (plaquettes, Cellules ? (plaquettes,

hématies ...)hématies ...)

Rôle de l’hydrophobicitéA

bsor

banc

e (5

90 n

m)

Temps (heures)

00,10,20,30,40,5

0 1 2 3 4

HydrophobeHydrophile

Attachement et adhésionS. aureusAdhésines bactériennesAdhésines bactériennes

Protéine liant la fibronectineProtéine liant la fibronectine Clumping factorClumping factor Protéine liant le collagèneProtéine liant le collagène Protéine liant la Protéine liant la

thrombospondinethrombospondine Autres protéines ?Autres protéines ?

Protéines de l’hôteProtéines de l’hôte

FibronectineFibronectine FibrinogèneFibrinogène CollagèneCollagène ThrombospondineThrombospondine

Laminine, Laminine, vitronectine ...vitronectine ...

Attachement et adhésionStaphylocoques à coagulase négative (1)

Adhésines bactériennesAdhésines bactériennes

Adhésine capsulaire PS/A Adhésine capsulaire PS/A (Muller, 1993)(Muller, 1993)

Protéine 220 kDa Protéine 220 kDa (Timmerman, 1991)(Timmerman, 1991) Autolysine (atlE)Autolysine (atlE) Hémagglutinine ou lectine Hémagglutinine ou lectine

(Rupp, 1992, 1995)(Rupp, 1992, 1995)

Protéines de l’hôteProtéines de l’hôte

??

VitronectineVitronectine HématieHématie

Attachement et adhésionStaphylocoques à coagulase négative (2)

Acide lipoteichoïque ?Acide lipoteichoïque ? Protéine liant la fibronectine ?Protéine liant la fibronectine ? Protéine liant le fibrinogène ?Protéine liant le fibrinogène ?

119 kDa119 kDa Peu homologie avec CF de Peu homologie avec CF de S. aureusS. aureus UbiquitaireUbiquitaire Activité fonctionnelle hétérogèneActivité fonctionnelle hétérogène

Plaquettes ?Plaquettes ? FibronectineFibronectine FibrinogèneFibrinogène

Autolysine de S. epidermidis

gène gène atlEatlE Protéine 1335 AAProtéine 1335 AA 148 kDa148 kDa Protéine de surfaceProtéine de surface

Rôle des protéines de l’hôte

Rôle MajeurRôle Majeur Fibrinogène Fibrinogène (Strepto, (Strepto, S. aureusS. aureus >> SCN) >> SCN) Fibronectine Fibronectine ((S. aureusS. aureus >> >> S. epiS. epi) ) Laminine Laminine (Strepto, (Strepto, S. aureusS. aureus, SCN), SCN) Albumine, sérumAlbumine, sérum

Rôle secondaireRôle secondaire Plaquettes Plaquettes Thrombospondine Thrombospondine D-Mannosamine D-Mannosamine

De l’adhérence au biofilm(Gristina, Science 1987 ; 237 : 1588-1595)

Slime (ou glycocalyx ou Slime (ou glycocalyx ou exopolysaccharide)exopolysaccharide)

Adhésine inter-cellulaire Adhésine inter-cellulaire (PIA)*(PIA)*

Souches Hc (85% PIA +)Souches Hc (85% PIA +)Souches saprophytes Souches saprophytes (6%)(6%)

* : Ziebuhr, Infect Immun 1997

Aggrégation et colonisation (1) PIA PIA (Fey, 1999; Dietrich,1999)(Fey, 1999; Dietrich,1999) SlimeSlime

Ag polysaccharidiqueAg polysaccharidique (Mack, (Mack, 1996)1996)

Protéine 140 kDa Protéine 140 kDa (Hussain, (Hussain, 1997)1997)

Exopolysaccharide (Exopolysaccharide (glucose, ph. glucose, ph. glycérol, N-acétyl-glucosamine, ala, glycérol, N-acétyl-glucosamine, ala, ac uronique, ...ac uronique, ...))

Variation phénotypiqueVariation phénotypique Variation de phaseVariation de phase

Adhésion des bactéries entre ellesAdhésion des bactéries entre elles

Aggrégation et colonisation (2)

PIA (Polysaccharide PIA (Polysaccharide Intercellular Adhesin)Intercellular Adhesin)

Polymère Polymère -1,6-N-acetyl glucosamine

Responsable de l’autoaggrégation des bactéries et de l’hémagglutination

Sous la dépendance d’un opéron icaABCD

Relation PIA et biofilm 87% SE biofilm +87% SE biofilm + PIA +PIA + 88% SE biofilm -88% SE biofilm - PIA -PIA -

Modèle infection cathéter à S. epidermidis(1)

(JID 2001; 183: 1038-42)

S. epidermidis O-47 : biofilm +S. epidermidis O-47 mut1 : AtlE -S. epidermidis O-47 mut2 : PIA -

Colonisation cathéter Hémocultures positives

Modèle infection cathéter à S. epidermidis(2)

SE O-47SE O-47 SE AtlE -SE AtlE - SE PIA -SE PIA -

ReinRein 7/8*7/8* 1,49x101,49x1033**** 4/84/8 2,34x102,34x1022 3/83/8 00

FoieFoie 7/87/8 2,7x102,7x1044 3/83/8 00 3/83/8 00

CœurCœur 5/85/8 1,6x101,6x1022 3/83/8 00 3/83/8 00

PoumonPoumon 7/87/8 1,4x101,4x1044 4/84/8 5,1x105,1x1033 4/84/8 8,4x108,4x1033

* : N rats intectés/total - **: médiane cfu/g (JID 2001; 183: 1038-42)

Facteurs de virulence chez S. aureus

AdhésinesAdhésines Facteurs Facteurs d’invasion/disséminationd’invasion/dissémination

Phase exponentiellePhase exponentielle Phase stationnairePhase stationnaire

CNAClumping factor ?FnBPProtéine ACoagulase

HémolysinesToxinesClumping factor ?

agr

sar

+-

+ +

Pathogénie des infections sur matérielagragrA,C,A,C,DD,B,B

Octapeptide Octapeptide (Signal de densité cellulaire(Signal de densité cellulaire peptide auto-induit AIP)peptide auto-induit AIP)

ARNIIIARNIIIToxine Toxine

ExoprotéinesExoprotéines

Ph. expon.

Ph. station.

•Souches S. aureus agr- plus productrices de biofilm que agr+*•Souches agr+ (avantage infections aiguës) vs agr- (avantage infections chron)•Octapeptide de S. epidermidis inhibiteur du système agr de S. aureus (avantage sélectif au niveau cutané ?)*** : Vuong et al. JID 2000 ; ** : Otto et al. Infect Immun 2001

Facteurs de pathogénicité (exoprotéines)Facteurs de pathogénicité (exoprotéines)3. Fonctionnalité du système agr : gène hld

Facteurs de pathogénicité (système agr, 3)

agr +: expression de la delta-hémolysine après 8h

agr -: pas d’expression

Système agr fonctionnel

[bac

téri

e] x

10^

7 uf

c

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10Temps en heure

souche n°1

souche n°2

Régulation par le système agr

+-

protéines de surface

exoprotéines

Autre mécanisme de quorum-sensing

(Giacometti, AAC 2003, 47 : 1979)• RAP : RNA III-activating Peptide• Protéine TRAP

Pathogénie des infections sur matérielS. epidermidisS. epidermidis

PIA et formation de biofilmPIA et formation de biofilm Opéron Opéron icaica Souches Souches icaica + +

85% souches d’hémocultures85% souches d’hémoculturesvs 6% souches cutanées*vs 6% souches cutanées*

77% souches d’hémocultures77% souches d’hémoculturesvs 37% souches cutanées**vs 37% souches cutanées**

81% souches infection prothèses81% souches infection prothèsesvs 17% souches saprophytes***vs 17% souches saprophytes***

S. aureusS. aureus Opéron Opéron icaica chez toutes les chez toutes les

souchessouches Facteurs de virulenceFacteurs de virulence

Protéine liaison au collagèneProtéine liaison au collagène Liaison à la sialoprotéineLiaison à la sialoprotéine Toxines Toxines etet Leukocidine de Panton-

Valentine

* : Ziebuhr et al. Inf Immun 1997** : Barbier-Frebourg et al. J Clin Microbiol 2000*** : Galdbart et al. JID 2000

1. Prévalence des gènes impliqués dans la formation du biofilm

814 pb 526 pb989 pb

1400 pb

icaA icaB icaC

Facteurs de pathogénicité (biofilm, 1)

11 (100%)11 (100%)6 (54%)*Infection de prothèse (écosystème A)

30 (100%)30 (100%)7 (23%)Saprophyte malade(écosystème C)

25 (100%)25 (100%)2 (8%)Saprophyte chirurgien(écosystème B)

atlEfbeOpéron icaÉcosystème d’origine

Gènes détectés

* : p=0.036

Facteurs de virulence de S. epidermidisInfection sur prothèse

Souches pts Souches porteurs p(n=54 souches/14 pts) (n=23 souches/8 sujets)

cna 0 0fnbA 0 0Sialoprotéine 1 5fbe 54 23ica opéron 44 (81,5%) 4 (17,4%) < 0.01Biofilm 34 (63%) 2 (8,6%) < 0.05

Galdbart et al. JID 2000

Résultats : Diversité génétique des isolats

Résultats : Lien génétique entre les isolats

EcosystèmeEcosystème Groupe RAPD*Groupe RAPD*d’origined’origine II II II IIIIII IVIVInfection deInfection de

prothèse (n=11)prothèse (n=11) 99 (82%)(82%) 0 0 22 00

SaprophyteSaprophyte

chirurgiens (n=25)chirurgiens (n=25) 1818 (72%)(72%) 4 4 33 00

SaprophytesSaprophytes

Malades (n=30)Malades (n=30) 99 1616 (53%)(53%) 22 33

* : p = 0,0012

Propriétés du biofilm

Diminution de vitesse de pénétration des AB Diminution de vitesse de pénétration des AB (Ciprofloxacine et biofilm de (Ciprofloxacine et biofilm de P. aeruginosaP. aeruginosa, AAC 1994), AAC 1994)

Moindre sensibilité aux antibiotiquesMoindre sensibilité aux antibiotiques diffusion grosses molécules (AB, enzymes, complément)diffusion grosses molécules (AB, enzymes, complément) diffusion glucose et O2 (AAC, Anderl, 2003) diffusion glucose et O2 (AAC, Anderl, 2003)

((K pneumoniaeK pneumoniae)) Expression de gènes de résistanceExpression de gènes de résistance

(Trampuz, Clin Orthop 2003; 414:69-98)

Minimum bactericidal concentration (MBC) of Staphylococcus epidermidis B3972

Phases of bacterial growth (µg/ml)

Antibiotic Logarithmic Stationnary Fold increase

Vancomycin 4 50 12.5

Daptomycin 2 12.5 6

Teicoplanin 4 12.5 3

Ciprofloxacin 0.5 100 200

Rifampicin 0.06 0.15 2.5

Netilmicin 8 400 50(Widmer et al. JID, 1990)

Cure rate of tissue-cage infections with Staphylococcus epidermidis B3972

(Widmer et al. JID, 1990)

17

75

0

17

25

0

100

75

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Daptomycin 5

Daptomycin 5 +Netilmicin 20

Teicoplanin 6,6

Vancomycin 15

Vancomycin 15 +Netilmicin 20

Ciprofloxacin 10

Ciprofloxacin 10 +Rifampin 7,5

Rifampin 7,5

Rifampin 25

%

Killing of glass-adherent E. Coli ATCC 25922

CFU / slide (mean CFU / slide (mean SE)SE)

DrugDrug ControlsControls After treatmentAfter treatment % killing% killing Log killingLog killing

CotrimoxazoleCotrimoxazole153 153 AztreonamAztreonam241 241 FleroxacinFleroxacin338 338 CiprofloxacinCiprofloxacin531 531

(Widmer et al. AAC, 1991)

CathétersCathéters

Implants orthopédiquesImplants orthopédiques

Silicone +++Silicone +++ Polychlorure de vinyle,Polychlorure de vinyle,

polyuréthane,polyuréthane, ++ ++polytétrafluoroéthylènepolytétrafluoroéthylène

Métal +Métal +

Titane –Titane –

Polymethylméthacrylate +Polymethylméthacrylate +

Hydroxyapatite ++Hydroxyapatite ++

Physiopathologie : facteurs liés au matériau

activité bactéricide PMNactivité bactéricide PMN prolifération LB et LTprolifération LB et LT activité ostéoclastiqueactivité ostéoclastique activité ostéoblastiqueactivité ostéoblastique

production superoxydeproduction superoxyde IL2, IL6 (Monocytes)IL2, IL6 (Monocytes) IL1, IL6, TNF IL1, IL6, TNF (ostéoblastes)(ostéoblastes)

Ostéocalcine, collagène I Ostéocalcine, collagène I (ostéoblastes) (ostéoblastes)

Résorption osseuse péri-prothétiqueSusceptibilité à l’infection

Physiopathologie : facteurs liés au matériau

Diagnostic microbiologique des infections sur matériel DifficileDifficile Faussement négatifFaussement négatif

Traitement antibiotique antérieurTraitement antibiotique antérieur Inoculum faibleInoculum faible Milieux inadaptés ou germes fastidieuxMilieux inadaptés ou germes fastidieux

Faussement positif : Faussement positif : Contamination : après prélèvement ou si prélèvement Contamination : après prélèvement ou si prélèvement

inappropriéinapproprié Difficultés d’interprétation (SCN)Difficultés d’interprétation (SCN)

Negative cultures Does it exclude the diagnosis of infection ?Does it exclude the diagnosis of infection ?

DISCUSSIONDISCUSSION Antibiotics should have been stopped (2 weeks)Antibiotics should have been stopped (2 weeks) SampleSample

Aspiration of the jointAspiration of the joint Peri-operative samplesPeri-operative samples

Other criteria : histology, molecular technique ?Other criteria : histology, molecular technique ?

Positive culture(s) Is it always an infection ?Is it always an infection ? Is the isolated bacteria the causative bacteria ?Is the isolated bacteria the causative bacteria ?

DISCUSSIONDISCUSSION SampleSample

Sinus tract aspirationSinus tract aspiration Aspiration of the jointAspiration of the joint Peri-operative samplesPeri-operative samples

Number of positive samplesNumber of positive samples SpeciesSpecies

Negative culturesJoint fluid aspiration

Spangehl Spangehl et al.et al. 1999 1999 Negative predictive value 98% and sensitivity 85%Negative predictive value 98% and sensitivity 85%

3 of 21 pts with a true infection had negative culture of 3 of 21 pts with a true infection had negative culture of joint fluid aspirationjoint fluid aspiration

Repeat aspiration or revision arthroplasty, Repeat aspiration or revision arthroplasty, according to other symptomsaccording to other symptoms

ESR (30 mm/h) + CRP (10 mg/l) + negative joint ESR (30 mm/h) + CRP (10 mg/l) + negative joint fluid aspiration : NPV 100% !!!fluid aspiration : NPV 100% !!!

Negative culturesPer-operative samples

Antibiotics < 2 weeks ?Antibiotics < 2 weeks ? Are there non culturable bacteria ?Are there non culturable bacteria ? Are bacteria not dislodged from prosthesis ?Are bacteria not dislodged from prosthesis ? Are other techniques necessary ?Are other techniques necessary ?

SonicationSonication Molecular techniquesMolecular techniques

Evaluation of sonication and molecular technique (1)

120 patients for total hip revision surgery120 patients for total hip revision surgery Standard culture vs culture of sonicate samples from Standard culture vs culture of sonicate samples from

prosthesis vs 16SrRNA gene amplification vs histologyprosthesis vs 16SrRNA gene amplification vs histology

N samples N positive % positivesamples samples

Standard culture 120 5 4Culture of sonicate 120 25 2216SrRNA PCR 118 85 72Score PMN > 1/HPF 81 59 73

Tunney et al. 1999

Evaluation of sonication and molecular technique (2)

All the 25 positive cultures were PCR positiveAll the 25 positive cultures were PCR positive S. aureusS. aureus (1) (1) CNS (14)CNS (14) P. acnesP. acnes (15) (15)

60 patients with negative cultures were PCR positive60 patients with negative cultures were PCR positive Contaminating bacterial DNA excluded since the Contaminating bacterial DNA excluded since the

lower limit of detection was 10lower limit of detection was 1044 cfu/ml cfu/ml

Tunney et al. 1999

Positive cultureSinus tract aspiration

Diagnostic value of sinus-tract cultures in chronic Diagnostic value of sinus-tract cultures in chronic osteomyelitis osteomyelitis (Mackowiak et al. JAMA, 1978)(Mackowiak et al. JAMA, 1978)

Positive predictive valuePositive predictive value S. aureusS. aureus 78%78% EnterobacteriaEnterobacteria 29%29% Ps. aeruginosaPs. aeruginosa 8%8% StreptococcusStreptococcus 19%19%

Only 44% of sinus tract cultures from patients Only 44% of sinus tract cultures from patients with with S. aureusS. aureus osteomyelitis yielded this bacteria osteomyelitis yielded this bacteria

Case report W, 69 years-oldW, 69 years-old 22ndnd Hip prosthesis (02/93) Hip prosthesis (02/93) Hip painHip pain Sinus tract infection (01/99)Sinus tract infection (01/99) Sinus tract aspirationsSinus tract aspirations

S. aureusS. aureus (SAMS) (SAMS) Prosthesis removal (05/00)Prosthesis removal (05/00)

S. aureusS. aureus (SAMS) 1/5 sample (SAMS) 1/5 sample S. epidermidisS. epidermidis (SEMS) 5/5 samples (SEMS) 5/5 samples

Positive cultureJoint fluid aspiration

Prospective analysis of pre-operative (and intra-Prospective analysis of pre-operative (and intra-operative) investigations for the diagnosis of hip operative) investigations for the diagnosis of hip prosthesis infection prosthesis infection (Spangehl et al. JBJS[A], 1999)(Spangehl et al. JBJS[A], 1999)

Positive predictive value (180 pts)Positive predictive value (180 pts) Initial aspiration :Initial aspiration : 67% (CI95 : 46-83)67% (CI95 : 46-83) Repeated aspiration :Repeated aspiration : 77% (CI95 : 54-91)77% (CI95 : 54-91)

False positive results : False positive results : 33%33% Repeat joint aspiration or surgery ?Repeat joint aspiration or surgery ?

according to clinical, biological, radiographic, scintigraphic according to clinical, biological, radiographic, scintigraphic manifestationsmanifestations

Positive culturesPer-operative samples Is histology contributive ?Is histology contributive ? Is the number of positive samples contributive ?Is the number of positive samples contributive ? Does species influence interpretation of results ?Does species influence interpretation of results ?

Does histology contribute to the diagnosis ? (1)

Charosky Charosky et al.et al. 1973 1973 Acute inflammation (PMN) in 8/12 infected prosthesis vs Acute inflammation (PMN) in 8/12 infected prosthesis vs

2/8 aseptic loosening2/8 aseptic loosening Chronic inflammation (L, Pc) in all but one patient (19/20)Chronic inflammation (L, Pc) in all but one patient (19/20)

Mirra Mirra et al.et al. 1976 1976 Acute inflammation Acute inflammation (> 5 PMN per HPF x 500)(> 5 PMN per HPF x 500) in 15/15 in 15/15

infected prosthesis* vs none in 21 non infected prosthesisinfected prosthesis* vs none in 21 non infected prosthesis Chronic inflammation (> 10 L, Pc per HPF) in 14/15 Chronic inflammation (> 10 L, Pc per HPF) in 14/15

infected prosthesis vs 6/21 non infected prosthesisinfected prosthesis vs 6/21 non infected prosthesis* : 10 of them developped < 3 months after prosthesis insertion and bacteria were Ps aeruginosa (7), S. aureus (1), Enterobacteriacae (7), Streptococcus, Micrococcus (3)

Does histology contribute to the diagnosis ? (2) Pandey Pandey et al.et al., 1998, 1998

79 septic vs 523 aseptic loosening79 septic vs 523 aseptic loosening Acute inflammation*Acute inflammation* PPVPPV NPVNPV

> 1 - 5 PMN/HPF> 1 - 5 PMN/HPF 92%92% 100%100% > 5 PMN/HPF> 5 PMN/HPF 100100 9797

Chronic inflammation*Chronic inflammation* > 1 - 5 L/HPF> 1 - 5 L/HPF 2525 9191 > 5 L/HPF> 5 L/HPF 4444 8989

* : Mean number of cells after examination of 10 HPF (x400)

Number of positive samplesN positiveN positive HistologyHistology PPV (%)*PPV (%)*specimensspecimens ++ --

33 2727 11 96,4**96,4**1919 11 95 ***95 ***

22 22 66 25,225,211 55 4242 10,610,6

* : compared with histology (> 5 PMN/HPF)** : whatever the microorganism*** : for CNS

Atkins et al. 1998

Does species influence interpretation of results ? OUI si SCN (OUI si SCN (S. epidermidisS. epidermidis))

Antibiogramme sur tous les isolatsAntibiogramme sur tous les isolats Eventuellement techniques moléculaires (RAPD, Eventuellement techniques moléculaires (RAPD,

Champ pulsé)Champ pulsé) Infection monoclonale, malgré diversité des profils de Infection monoclonale, malgré diversité des profils de

sensibilité (Galbart, JCM, 1999;37:1306-12)sensibilité (Galbart, JCM, 1999;37:1306-12) Infection polyclonale n’exclut pas le diagnostic d’infectionInfection polyclonale n’exclut pas le diagnostic d’infection

M 1 2 3 4 5 6 7Souches étudiées1 TISSU hanche G 5/12/03 S. capitis2 TISSU hanche G 5/12/03 S. epidermidis3 TISSU hanche G 5/12/03 S. epidermidis var 14 TISSU hanche G 5/12/03 S. epidermidis var 2

5 TISSU hanche G 11/7/03 S. capitis6 TISSU hanche G 11/7/03 S. capitis7 TISSU hanche G 11/7/03 S. capitis

Rules for bacterial diagnosis Multiple samples from different sites (5-6 samples)Multiple samples from different sites (5-6 samples)

Joint fluidJoint fluid Capsular materialCapsular material femoral and acetabular or tibial pseudomembranesfemoral and acetabular or tibial pseudomembranes Other (pus, granulation tissue ...)Other (pus, granulation tissue ...)

Separate instrumentsSeparate instruments Histological examinationHistological examination Microbiological culturesMicrobiological cultures

« small colony variant » difficulté de détection

Normale

Small colony variant

Von Eiff C

«small colony variant» résistant aux antibiotiques

aminoglycosides, bétalactamines, glycopeptides, fluoroquinolones

Native Mutant

Bac

téric

idie

Prise en charge thérapeutique des infections sur matériel : Prothèses OA Infection post-opératoire précoce (≤ 4 semaines)Infection post-opératoire précoce (≤ 4 semaines)

Arthrotomie-lavageArthrotomie-lavage Antibiothérapie systémiqueAntibiothérapie systémique

Infection post-opératoire tardiveInfection post-opératoire tardive (> 4 semaines)(> 4 semaines) Changement prothèseChangement prothèse Antibiothérapie systémiqueAntibiothérapie systémique

Infection aiguë hématogène ou secondaireInfection aiguë hématogène ou secondaire Arthrotomie-lavageArthrotomie-lavage Antibiothérapie systémiqueAntibiothérapie systémique

Prélèvements per-opératoires isolément positifsPrélèvements per-opératoires isolément positifs Antibiothérapie systémique Antibiothérapie systémique

(Tsukayama, JBJS 1996; 78-A: 512-23)

Prise en charge thérapeutique des infections sur matériel : Pacemaker

Infection loge PMInfection loge PM (Hc - / ETO -)(Hc - / ETO -) Ablation PM*Ablation PM* AB 2 semainesAB 2 semaines Réimplantation J15 avec Réimplantation J15 avec

ABABaxieaxie Vanco Vanco

Infection sonde PMInfection sonde PM Hc +/ ETO -Hc +/ ETO -

Soit ablation PM*Soit ablation PM* Soit AB 6 semaines ?Soit AB 6 semaines ?

Hc + / ETO +Hc + / ETO + Ablation PM* (Boitiers + sondes)Ablation PM* (Boitiers + sondes) AB 4 - 6 semainesAB 4 - 6 semaines RéimplantationRéimplantation

Non justifiée ?Non justifiée ? Immédiate : PM épicardiqueImmédiate : PM épicardique Différée : PM endovasculaire Différée : PM endovasculaire

controlat à J15controlat à J15* : Traction externe ou chirurgie, selonancienneté PM et taille végétation (10 mm?)

Inhibition de la formation de biofilm

(Giacometti, AAC, 2003; 47:1979)• RAP : RNA III-activating Peptide• Protéine TRAP

Inhibition de la formation de biofilm

(Giacometti, AAC, 2003; 47:1979)

Inhibition de la formation de biofilm

(Giacometti, AAC, 2003; 47:1979)

Prévention des infections sur cathéter Choix du cathéter

PolyuréthanePolyuréthane Surface «ultra-lisse»Surface «ultra-lisse» HydrophileHydrophile

AntiseptiquesAntiseptiques Chlorhexidine + Chlorhexidine +

sulfadiazine-Argentsulfadiazine-Argent AntibiotiquesAntibiotiques

Vancomycine, oxacillineVancomycine, oxacilline clindamycineclindamycine minocyclineminocycline rifampicinerifampicine céfazolinecéfazoline

Héparine, benzalkoniumHéparine, benzalkonium

Cathéter chlorhexidine+ sulfadiazine-Argent

Colonisation Colonisation (%)(%) BactériémieBactériémieTémoinTémoin CG-SACG-SA TémoinTémoin CG-SACG-SA

Maki, 1997Maki, 1997(n=403)(n=403)

Tout germeTout germe 2424 13,5*13,5* 7,67,6 1,61,6 ** SCNSCN 1717 11,511,5

Heard, 1998Heard, 1998(n=308)(n=308)

Tout germeTout germe 5252 40*40*3,83,8 3,33,3

* : p < 0.05

Cathéter minocycline + rifampicine

Colonisation Colonisation (%)(%) Bactériémie**Bactériémie**TémoinTémoin M-RM-RTémoinTémoin M-RM-R

Raad, 1997Raad, 1997(n=281)(n=281)

Tout germeTout germe 2626 8*8* 7,347,34 0*0* S. epidermidisS. epidermidis 1212 2*2*

Darouiche, 1999***Darouiche, 1999***(n=738)(n=738)

Tout germeTout germe 2424 5,3*5,3* 4,14,1 0,3*0,3* SCNSCN 1818 4*4*

* : p < 0.05 ; ** : bactériémies/1000 jours-cathéter ; *** : vs CG-SA

Cathéters antibiotiques ou antiseptiquesIndications ?

Nécessité de prendre en compteNécessité de prendre en compte Risque d’émergence de résistanceRisque d’émergence de résistance

(rifampicine, minocycline)(rifampicine, minocycline) Risque de réactions allergiques (chlorhexidine)Risque de réactions allergiques (chlorhexidine) Durée prévisible de cathétérisme (> 7 jours)Durée prévisible de cathétérisme (> 7 jours) CoûtCoût

Prévention des infections sur cathéter Futur ?

Cathéters négativement chargésCathéters négativement chargés Héparine, liée de façon covalenteHéparine, liée de façon covalente Inhibition de la formation du biofilm (PIA)Inhibition de la formation du biofilm (PIA)