Cours 5 Les antimicrobiens PDF

5. Les agents antimicrobiens 5.1 La lutte contre les microbes 5.2 Agent physique 5.3 Agent chimique 5.4 Antibiotiques 1  Rappel: Contribution des bactéries au bien être de l’humain : - Production de médicaments/additifs alimentaires,… - P...

5. Les agents antimicrobiens 5.1 La lutte contre les microbes 5.2 Agent physique 5.3 Agent chimique 5.4 Antibiotiques 1  Rappel: Contribution des bactéries au bien être de l’humain : - Production de médicaments/additifs alimentaires,… - Produits alimentaires (yogourt, fromage,...) - Décontamination des sols Cause des problèmes de santé et économiques : - Maladies, infections - Contamination et détérioration des aliments 2  Contrôler les microorganismes Il faut des méthodes pour éliminer l’effet indésirable des microorganismes -Importance d’outils stériles lors de chirurgie -Importance de ne pas contaminer une chaîne de production Historiquement Les gens préservaient les aliments par des méthodes de salage, séchage, sucrage et cuisson 3  Définitions Décontamination: Réduction de la population microbienne à un niveau sans danger selon les normes d’hygiène publique. Utilisée sur les objets inanimés. Désinfection: Destruction ou élimination des agents pathogènes végétatifs mais pas des endospores bactériennes. Ordinairement utilisée uniquement sur les objets inanimés. Stérilisation: L’élimination complète ou la destruction de tous les micro- organismes viable (forme végétative et forme sporulée). Utilisée sur les objets inanimés. Antisepsie: Agents chimiques appliqués sur des surfaces du corps pour détruire ou inhiber les agents pathogènes. Chimiothérapie: Agents chimiques utilisés pour tuer ou inhiber la croissance de microorganismes à l’intérieur des tissus de l’hôte. 4  Effet des agents antimicrobiens 1. Activité « statique » (Bactériostatique, fongistatique) Inhibe la prolifération des microbes sans les tuer EFFET RÉVERSIBLE 2. Activité « cidique ou cide » (Bactéricide, fongicide, algicide, virucide) Substances qui tuent les microbes : EFFET IRRÉVERSIBLE 109 Bactéricide 108 107 Bactériostatique 106 Sans agent CFU/ml 105 104 103 102 101 100 0 2 4 6 5 Heures  Cinétique de la mort bactérienne Courbe de létalité -Une population microbienne n’est pas tuée instantanément lorsqu’elle est exposée à un agent létal - La population est réduite à intervalles constants (taux de mortalité) -Tout comme la courbe de croissance d’une population la courbe de létalité est logarithmique - *Courbe logarithmique à pente négative* - Plus le taux de mortalité est grand et plus la pente de la droite est forte 6  Taux de mortalité des microbes Temps (min) Décès par minute Nombre de survivants Nombre de survivants (Log) 0 0 1 000 000 6 1 900 000 100 000 5 2 90 000 10 000 4 3 9 000 1 000 3 4 900 100 2 5 90 10 1 6 9 1 0 Taux de mortalité n 7 n 1 100 000 Nb survivants (Log) 1 000 000 6 900 000 Nb survivants 800 000 5 700 000 4 600 000 500 000 3 400 000 300 000 2 200 000 1 100 000 0 0 0 1 2 3 4 5 6 Temps (min) 7  Efficacité de la destruction thermique Temps de réduction décimale (D ou valeur D): - Temps requis pour tuer 90 % des microbes ou des endospores d’un échantillon à une température spécifique Temps (min) Décès par minute Nombre de survivants Nombre de survivants (Log) 0 0 1 000 000 6 1 900 000 100 000 5 D= 1min 2 90 000 10 000 4 3 9 000 1 000 3 4 900 100 2 5 90 10 1 6 9 1 0 8  Efficacité des agents antimicrobiens Facteurs affectent l’efficacité d’un agent antimicrobien: Biologiques, chimiques, environnementaux et durée d’exposition 1) Facteurs biologiques -Taille de la population: il faut plus de temps pour détruire une grosse population qu’une petite (préférable de nettoyer avant d’appliquer le traitement) - Composition de la population (type de microbes): Les endospores sont plus résistantes que les formes végétatives Les bactéries avec une capsule (glycocalyx) sont plus résistantes Les cellules plus jeunes plus vulnérables que les cellules matures 9  2) Efficacité: facteurs chimiques -Concentration de l’agent: - Généralement, l’efficacité croît avec la concentration d’un produit chimique ou l’intensité d’un agent physique - Parfois un agent est plus efficace à plus faible concentration (Ex: l’éthanol est plus efficace à 70% qu’à 95%, car l’eau augmente son efficacité) - Temps de contact: - Plus longue est la durée d’exposition et plus nombreux sont les microbes tués - Temps de contact varie selon les agents chimiques/physiques - Pour réussir une stérilisation, il faut utiliser une durée d’exposition suffisante pour réduire la probabilité de survie à 10-6 ou moins 10  3) Efficacité: Facteurs environnementaux - La température: - L’efficacité d’un agent croît généralement avec l’augmentation de la température - À une température élevée on peut utiliser un agent en concentration moindre (coûts moins élevés) - Le pH: - Modifie les charges électriques des macromolécules et influencent la dissociation et l’ionisation - Selon l’agent considéré le pH aura une influence positive ou négative Ex. : La chaleur tue plus facilement à pH acide - Présence de matière organique: Les protéines ont une grande affinité pour de nombreux antiseptiques (réduit le nombre de molécules pouvant tuer les microorganismes) Ex: Action des antiseptiques diminuée par la présence de sang, pus, … 11  Résumé Stérilisation: L’élimination complète de tous les microbes Désinfection: Elimination des agents pathogènes végétatifs mais pas des endospores bactériennes. Décontamination: Réduction de la population microbienne à un niveau sans danger selon les normes d’hygiène publique. Antisepsie/chimiothérapie Bactériostatique vs bactéricide Taux de mortalité: Pente négative, valeur D. Facteurs affectent l’efficacité d’un agent antimicrobien: Biologiques: taille/ composition de la population Chimiques: concentration, temps de contact Environnementaux: 12 Température, pH, matière organique 5.2 Méthodes physiques dans le contrôle des microorganismes 1) La température 2) La filtration 3) Les rayonnements 13  1) Température: basse température - Les basses températures ne tuent pas les microbes mais ralentissent leur métabolisme et par conséquent leur multiplication (effet statique). - La basse température est une méthode très importante en microbiologie alimentaire -Réfrigération et congélation Réfrigération: - Ralentit fortement la croissance et la multiplication microbienne, mais ne l’arrête pas complètement. * On peut conserver des microorganismes durant une longue période en les réfrigérant entre 4 et 7oC 14  Effet de la basse température Congélation: - Une température de -20oC ou moins arrête la croissance des micro- organismes (bactériostatique) à cause de la température basse et de l’absence d’eau liquide. (Congélateur: -18oC ; Glace sèche : -70oC ; Azote liquide : -195oC) - Certains micro-organismes seront tués par la rupture des membranes suite à la formation des cristaux de glace, mais la congélation ne détruit pas tous les microbes. * Permet aussi de conserver certains microorganismes (-80oC ). 15  Effet de la haute température - Le traitement thermique est la méthode la plus employée pour contrôler le développement des microorganismes - La chaleur agit en tuant les microbes (bactéricide) - La chaleur humide agit essentiellement en dénaturant les protéines et l’ADN alors que la chaleur sèche agit par oxydation A) Stérilisation thermique: La stérilisation consiste à tuer tous les microbes (forme végétative et forme sporulée) contenus dans une préparation (= effet bactéricide, sporicide, fongicide et virucide) 16  Types de stérilisation thermique 1) Stérilisation par la chaleur humide : L’autoclave (inventé par Chamberland en 1884) - Les microbes (incluant les endospores) sont normalement tués (stérilisation) à l’autoclave en 15 minutes à 121oC sous 202,6 kPa (2 atm)de pression (la chaleur humide est très pénétrante) Avantages:- simple, rapide, efficace et peu dangereux 2) Stérilisation par la chaleur sèche : Le four Pasteur et le flambage direct - Stérilisation au four Pasteur pendant 2 heures à 170oC (La chaleur sèche est moins pénétrante que la chaleur humide) - Objets en verre ou en métal, matières grasses peu miscibles avec l’eau - Le flambage direct est l’une des méthodes les plus simples de stérilisation à la chaleur sèche (Ex: Anse de repiquage au laboratoire, incinérateur,…) 17 Stérilisation par la chaleur Autoclave 15 minutes à 121°C 18  B) Désinfection thermique Consiste à tuer les pathogènes sans nécessairement stériliser 1) Ébullition: - Eau bouillante pendant 10 minutes (100oC) - Ce procédé détruit rapidement les microorganismes non sporulants (bactéries végétatives) et la majorité des virus sans affecter les endospores - Par contre c’est un moyen pratique pour détruire les entérobactéries et les entérovirus Appertisation: - L'appertisation est un procédé de conservation des denrées alimentaires par l'ébullition (100oC) prolongée des aliments dans des récipients hermétiquement fermés (pas de contamination de l’air) (conserve) 19  Désinfection thermique (suite) 3) Pasteurisation: - La pasteurisation (Louis Pasteur 1860) est un procédé par lequel on expose un produit thermosensible à une température modérée (50 -60oC ) pendant une courte période (30 min.) -Cette pasteurisation permet l'inactivation des microbes pathogènes sans altérer les caractères nutritifs et organoleptiques (couleur, saveur, odeur) du produit De nos jours, on utilise généralement une pasteurisation à haute température de courte durée (HTST: High Temperature Short Time): 15 sec à 72 oC Ex: - Lait, jus et autres liquides thermosensibles La stérilisation à ultra-haute température (UHT: Ultra High Température): 2 sec à 141oC Ex: - Lait Grand Pré qui se conserve à la température de la pièce avant ouverture; crème/lait à café 20  2) La filtration - Très utile pour réduire le nombre de bactéries dans une solution thermosensible ou même la stériliser si aucun microorganisme n’a traversé le filtre Ex: produits pharmaceutiques, milieux de culture, huiles, antibiotiques etc - Les bactéries ne sont pas détruites, elles sont simplement éliminées de la solution. Le récipient sous le filtre doit être préalablement stérilisé - Par contre, certains microorganismes sont plus petits que le diamètre des pores (mycoplasmes, rickettsies, chlamydia, virus). Filtration des solutions: à l’aide de membranes filtrantes - Taille des pores disponible dans une grande variété, mais souvent 0,2 um 21  La filtration de l’air Filtration de l’air -Stérilisation de l’air en le faisant passer dans des filtres qui retiennent les micro- organismes Ex.: Masques chirurgicaux, bouchon de ouate sur les flacons de culture, Hottes à flux laminaire avec filtres HEPA (High-Efficiency Particulate Arresting) qui retiennent 99,97% des particules de 0,3 μm de diamètre. 22  3) Les rayonnements Les radiations ionisantes (rayons X et gamma)(60Co et 137Cs) - Très énergétiques; production d’ions et autres espèces moléculaires réactives à partir des molécules auxquelles les particules de rayonnement se heurtent - Excellents agents de stérilisation car pénétration en profondeur dans les objets - Toutefois, dispendieux et dangereux. Utilisation limitée. Utilisations: - Stérilisation à froid d’antibiotiques, hormones, fils de suture, seringues en plastique, pansements, champs opératoires, boîtes de Pétri, aliments, etc. Les radiations ultraviolettes (UV) - Région de 260-270 nm est très létale (les protéines et l’ADN absorbent les UV) mais ces radiations ne pénètrent pas bien (ex: bloquées par le verre, la poussière,…) Utilisations: - Désinfecter/décontaminer les surfaces, l’air et les matériaux qui n’absorbent pas les radiations UV, (l’eau, …) 23 Méthode Conditions Contrôle Utilisations Température Chaleur 1. Chaleur humide a) autoclave 121°C 2 atm, 15-20 Stérilisation Milieux de culture, min solutions, matériel tolérant la chaleur b) ébullition 100°C ,10 min Désinfection Matériel personnel, contenant c) pasteurisation 72°C, 15 s/ 140°C, Désinfection/ Lait, jus, alcool/lait 4s. Stérilisation crème 2. Chaleur sèche a) air chaud 170°C, 2 heures Stérilisation Verrerie, métal b) incinération cendre Biocide Déchets biologiques c) flambage cendre Biocide Fil bouclé Froid 1. Réfrigération 0 - 7°C Bactériostatique Préservation 2. Congélation -20°C- -80°C Bactériostatique Conservation à long terme Filtration 1. sur membrane Membrane filtrante Désinfection/ Liquide thermolabile Stérilisation 2. Filtre HEPA (air) Filtre à air, élimine Désinfection/ ESB, masque, les microorganismes Stérilisation Rayonnements 1. Ionisants Exposition aux Stérilisation Matériel médical, rayons X et gamma plastique, nourriture 2. Non ionisants UV Biocide Surface, eau 5.3 Les agents chimiques antimicrobiens 1) Les composés phénoliques 2) Les alcools 3) Les halogènes 4) Les métaux lourds 5) Les agents oxydants 6) Les agents de surface 7) Les additifs de conservation 8) Les aldéhydes 9) Les gaz stérilisants 25  1) Les composés phénoliques Phénol - Le phénol (Lister, 1876) fut le 1er antiseptique et désinfectant utilisé à grande échelle (diminution du risque d’infection lors d’interventions chirurgicales) - Rarement utilisé de nos jours comme antiseptique car irritation de la peau/muqueuses et odeur désagréable - Encore utilisé dans des onguents cutanés (Ex: ozonol) ou dans des pastilles pour le traitement des maux de gorge (Ex: chloraseptique, action antiseptique + anesthésique) Mode d’action: (conc. 1-5%) - Endommage les membranes plasmiques (lipides) Dérivés phénolés - Ils sont plus efficaces et moins irritants que le phénol - Désinfectants de surface dans les laboratoires et hôpitaux: (crésols) et commerciaux (Lysol ) (o-phényl-phénol) - Antiseptiques: Usage courant: Triclosan dans savons antibactériens, dentifrices, mousses à raser, planches à découper, ustensiles de cuisine, …): résistance/toxicité 26  2) Les alcools - Désinfectants et antiseptiques (peau, muqueuse); couramment utilisés - Ils sont bactéricides et fongicides, mais non sporicides - Certains virus contenant des lipides sont également détruits Mode d’action: - Dénaturation des protéines - Dissolution des lipides membranaires Types d’alcool les plus populaire: - Éthanol et isopropanol (alcool à friction) - Concentration idéale entre 70 et 80% (plus efficace que 100%) CH3 Ex: Purell CH3-CH-OH CH3-CH 2-OH Isopropanol Éthanol 27  3) Les halogènes - Éléments du groupe VIIA du tableau périodique. Le chlore, l’iode et le fluor sont les plus utilisés - Agents antimicrobiens efficace pouvant être employés seuls ou comme constituants de composés inorganiques ou organiques L’iode - Actif contre tous les types de bactéries, de nombreuse endospores (à forte dose), différents mycètes et virus Mode d’action - Inactivation des enzymes/protéines en s’y fixant (iodation) et/ou en les oxydant (oxydation) -Antiseptique: Nettoyage de blessure, avant chirurgie (Bétadine)… -Désinfectant: comprimé dans l’eau 28  3) Les halogènes (suite) Le chlore -Désinfectant de choix pour l’eau (piscine, aqueduc) et le nettoyage des surfaces de travail (eau de Javel) Utilisation: - Sous forme de gaz: Cl2 + H2O = HCl + HClO (acide hypochloreux) - Hypochlorite de sodium/calcium (eau de Javel): Ca(OCl)2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + 2 HClO (acide hypochloreux) Mode d’action de l’acide hypochloreux: HClO = HCl + O - L’oxygène provoque une oxydation des constituants cellulaires et détruit bactéries, mycètes et virus mais pas les endospores Le fluor - À faible dose le fluor inhibe les enzymes et entraine ainsi la destruction des bactéries. Utilisation: - Pâte dentifrice et les rince-bouches, eau destinée à la distribution publique 29  4) Les métaux lourds - Plusieurs métaux lourds (Ag, Hg, Zn et Cu) ont des propriétés désinfectantes ou antiseptiques - Utilisés pendant de nombreuses années, mais de nos jours ils ont été remplacés par d’autres agents moins toxiques et plus efficaces (beaucoup de métaux lourds sont plus bactériostatiques que bactéricides). Ne détruisent pas les endospores. Aussi, inactifs en présence de matière organique. Mode d’action: - Inactivation des enzymes/protéines en s’y fixant (groupements sulfhydryles), ce qui les fait précipiter - Argent: nitrate d’argent (1%) dans les yeux des nouveaux-nés, pansement, crème, et plusieurs autres (libération des ions d’argent) - Mercure: mercurochrome et le merthiolate (Thimerosal) (antiseptique), peinture - Cuivre: Sulfate de cuivre (algicide), 8-hydroxyquinoléinate de cuivre (peinture) - Zinc: algicide, pommade (erythème fessier), shampooing (antipelliculaire) 30  5) Les agents oxydants - Ils exercent une action antimicrobienne qui repose sur l’oxydation de constituants cellulaires (radicaux libres) - Libération d’O2 lors de la décomposition des peroxydes peut inhiber la croissance des bactéries anaérobies dans des plaies profondes Le peroxyde d’hydrogène (H2O2) - Antiseptique utilisé à la maison et dans les hôpitaux - Pas très bon pour les plaies ouvertes (ralentit la cicatrisation) - Très bon désinfectant pour les objets inanimés (même sporicide, lorsqu’utilisé à haute température) Utilisation: - Désinfection des lentilles cornéennes - Emballage aseptique (matériaux d’emballage plongés dans solution chaude d’H2O2 avant d’en faire des récipients) 31  5) Les agents oxydants (suite) L’acide peracétique (CH3-C(=O)-O-OH) - Tue les bactéries végétatives et les mycètes