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Abstract

La fréquence, les facteurs de risque et l’issue des bactériémies polyclonales à Gram négatif sont encore inconnus. Nous les avons étudiés dans une étude de cohorte prospective de patients pour lesquels une hémoculture a donné ⩾1 espèce de bâtonnet aérobie gram-négatif. Pour chaque patient, une électrophorèse en champ pulsé (PFGE) a été réalisée sur 4 colonies de chaque type morphologique. Les épisodes de bactériémie ont été considérés comme polyclonaux s’ils étaient causés par >1 type PFGE de la même espèce. Dix (6,5 %) des 153 patients examinés ont présenté une bactériémie polyclonale. La bactériémie due à des bâtonnets non fermentaires était le seul facteur de risque significatif de bactériémie polyclonale. Les complications étaient aussi fréquentes dans tous les groupes de patients. Cependant, les patients atteints de bactériémie polyclonale ont reçu une antibiothérapie plus importante que les patients atteints de bactériémie monoclonale. Près de 20 % des épisodes de bactériémie dus à des bâtonnets non fermentants étaient polyclonaux, mais on ne sait pas pourquoi les bâtonnets non fermentants étaient plus susceptibles de provoquer une bactériémie polyclonale que les autres bâtonnets gram-négatifs.

La bactériémie gram-négative est une infection grave avec un taux de mortalité brut estimé à 20 %-50 % . Par conséquent, les facteurs de risque pour le développement de la septicémie, l’histoire naturelle de la maladie, et surtout la thérapie ont été étudiés de manière approfondie. Les outils moléculaires modernes ont rarement été utilisés pour étudier le sepsis. Dans certaines des études les plus récentes, des épisodes de bactériémie dus à un génotype >1 de la même espèce ont été décrits. Arbeit et al. ont utilisé le terme « bactériémie polyclonale » pour décrire ces épisodes de bactériémie.

Une étude rétrospective antérieure a révélé que les patients qui présentaient une bactériémie gram-négative polyclonale avaient plus souvent des conditions sous-jacentes graves que les patients qui présentaient une bactériémie monoclonale . En outre, un plus grand nombre de patients ayant présenté une bactériémie polyclonale sont décédés des suites de la bactériémie. Cependant, la conception de l’étude rétrospective peut avoir été sujette à un biais considérable. Par conséquent, nous avons réalisé une étude de cohorte prospective pour estimer la fréquence de la bactériémie polyclonale et pour étudier les facteurs de risque et l’issue de la bactériémie polyclonale.

Patients et méthodes

Patients. L’Universitätsklinikum Benjamin Franklin est un hôpital de soins tertiaires de 1300 lits avec ∼34 000 admissions par an. Ont été inclus dans l’étude tous les patients chez qui ⩾1 espèce de bâtonnet gram-négatif à croissance aérobie a été isolée à partir de ⩾1 hémoculture prélevée entre août 1996 et juillet 1997.

Un investigateur, qui était aveugle aux résultats du typage, a extrait les données suivantes du dossier médical de chaque patient : âge, sexe, service hospitalier où ils ont été traités, maladies sous-jacentes, gravité de la maladie sous-jacente telle qu’évaluée par les critères de McCabe et Jackson (rapidement fatale, prévue de mourir dans les 12 mois ; ultimement fatale, prévue de vivre >12 mois mais de mourir dans les 4 ans ; non fatale, prévue de vivre >4 ans) , score de Karnofsky , score APACHE II (acute physiology and chronic health evaluation) , source de la bactériémie, complications, thérapie et résultat.

Comme l’étude originale décrivant le score APACHE II n’incluait pas d’enfants, le score a été calculé uniquement pour les personnes âgées de >16 ans. Des données ont été recueillies sur les facteurs de risque possibles de bactériémie, notamment les suivants : réalisation d’interventions chirurgicales ; nécessité d’une hémodialyse ; présence de corps étrangers et/ou pose de cathéters intravasculaires ou urinaires ; nécessité d’une ventilation mécanique pendant ⩾24 h. Un site corporel était considéré comme la source de la bactériémie si la même espèce de bactérie était isolée de ce site et de l’hémoculture ou si une infection locale était diagnostiquée par radiologie, par échographie ou au cours d’interventions chirurgicales. Les critères de septicémie définis par la conférence de consensus de l’American College of Chest Physicians et de la Society of Critical Care Medicine ont été utilisés pour évaluer les réponses systémiques des patients à la bactériémie. Les dossiers médicaux ont été examinés pour déterminer si le patient avait développé l’une des complications suivantes : choc septique, syndrome de détresse respiratoire de l’adulte, insuffisance rénale, coagulation intravasculaire disséminée, défaillance de plusieurs organes ou décès dû à la bactériémie. La durée de la thérapie antimicrobienne a été définie comme la période allant du premier jour de la thérapie antimicrobienne au dernier jour de la thérapie. Pour chaque patient, le nombre total de jours d’antibiothérapie a été calculé en additionnant la durée du traitement pour tous les agents antimicrobiens que le patient a reçus ; l’antibiothérapie prophylactique n’a pas été incluse dans le calcul.

Organismes. Le laboratoire de microbiologie (à l’Universitätsklinikum Benjamin Franklin) a utilisé des cultures sanguines en bouillon pour traiter les échantillons de sang (Septicheck ; Becton Dickinson). A partir d’hémocultures qui avaient cultivé des bâtonnets gram-négatifs, 4 colonies de chaque type morphologique ont été traitées. Les systèmes API 20E et API 20NE (bioMérieux) ont été utilisés pour identifier les isolats au niveau de l’espèce. Les isolats ont été conservés congelés à -70°C dans un bouillon glycériné.

Typage moléculaire. La méthode d’électrophorèse en champ pulsé (PFGE) décrite par Pfaller et al. a été utilisée pour typer les isolats. Après avoir passé chaque isolat au moins deux fois sur de la gélose au sang, les colonies ont été inoculées dans du bouillon trypticase soja, et les cultures ont été incubées pendant la nuit. Les bactéries ont été incluses dans l’agarose et l’ADN chromosomique a été digéré avec l’enzyme de restriction appropriée : XbaI pour Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa et Xanthomonas maltophilia ; SpeI pour les espèces Enterobacter, Klebsiella, Proteus, Serratia marcescens et autres Enterobacteriaceae ; SmaI pour Haemophilus influenzae et AscI pour les espèces Acinetobacter. Les fragments ont été séparés par PFGE, et les gels ont été colorés avec du bromure d’éthidium. Si toutes les bandes majeures et mineures correspondaient exactement, les isolats étaient classés comme identiques. Si au moins 90 % mais <100 % des bandes correspondaient (c’est-à-dire que 1 à 3 bandes différaient), les isolats étaient considérés comme similaires. Si <90% des bandes correspondaient (c’est-à-dire que >3 bandes différaient), les isolats étaient considérés comme des souches différentes. Une bactériémie était définie comme polyclonale si ⩾2 souches différentes de la même espèce gram-négative étaient identifiées dans une seule hémoculture.

Tests de sensibilité. La sensibilité aux antimicrobiens a été testée au moyen de la dilution des micro-bulles en utilisant la méthode du point de rupture. A l’aide de plaques de microtitration et de milieux que nous avons préparés (bouillon IsoSensitest ; Unipath), nous avons testé la sensibilité des isolats aux agents antimicrobiens suivants : ampicilline, ampicilline-sulbactam, pipéracilline, mézlocilline, céfotiam, céfotaxime, ceftriaxone, céfaclor, ceftazidime, imipénème, méropénème, triméthoprime-sulfaméthoxazole, gentamicine, tobramycine, ofloxacine, ciprofloxacine, tétracycline, amikacine et fosfomycine. Les profils de résistance aux antibiotiques des souches de différents types PFGE obtenues du même patient ont été comparés. Pour n’importe quels 2 types PFGE, une différence dans la catégorie d’interprétation (sensible vs résistant) pour ⩾1 antibiotique était nécessaire pour que les profils antibiotiques soient considérés comme différents.

Analyse statistique. Si le dossier médical d’un patient manquait de données pour >40% des catégories ou si nous n’étions pas en mesure de typer les isolats d’hémoculture, le patient était exclu de l’analyse. Nous avons utilisé le test χ2 ou le test exact de Fisher pour évaluer les différences entre les variables catégorielles et le test U de Mann-Whitney, pour évaluer les différences entre les variables continues (SPSS). Nous avons fixé α à 0,05 et nous avons effectué des tests bilatéraux.

Résultats

Pendant la période d’étude, 169 patients ont eu un épisode de bactériémie à Gram négatif. Seize patients ont été exclus des analyses ultérieures, 9 patients parce que les données étaient manquantes pour >40% des catégories, et 7 patients parce que nous n’avons pas pu typer les isolats d’hémoculture. Les patients dont les données étaient manquantes ont été transférés dans d’autres hôpitaux peu de temps après l’obtention d’un échantillon de sang pour l’hémoculture ; par conséquent, la plupart des données étaient manquantes dans les dossiers médicaux. Les patients exclus n’étaient pas différents des patients inclus en ce qui concerne l’âge, le sexe, le service hospitalier où ils ont été traités ou l’espèce microbienne à l’origine de l’épisode de bactériémie.

Sur les 153 patients qui ont été inclus dans l’analyse, 47 patients ont présenté une bactériémie polymicrobienne. Les épisodes de bactériémie polymicrobienne ont été causés par des associations de bâtonnets à Gram négatif et de cocci à Gram positif (staphylocoques à coagulase négative, entérocoques ou Staphylococcus aureus) chez 27 patients. Certains patients ont présenté une bactériémie polymicrobienne causée par des associations de bâtonnets gram-négatifs et de champignons (2 patients), de bâtonnets gram-négatifs et de divers organismes anaérobies (6 patients), ou de bâtonnets gram-négatifs et gram-positifs (3 patients). Neuf patients ont présenté une bactériémie polymicrobienne due à deux espèces gram-négatives différentes. Par conséquent, 162 isolats de bâtonnets gram-négatifs subculturés étaient disponibles pour le typage. Escherichia coli, Klebsiella et Enterobacter étaient les espèces gram-négatives les plus fréquemment isolées (tableau 1). Dix épisodes de bactériémie (6,5 %) étaient polyclonaux, c’est-à-dire que les épisodes étaient causés par deux types PFGE de la même espèce. Cinq des patients qui ont eu une bactériémie polyclonale ont également eu une bactériémie polymicrobienne. Les épisodes de bactériémie polyclonale étaient significativement plus souvent causés par des bâtonnets non fermentaires que par des bactériémies monoclonales ou polymicrobiennes.

Les patients atteints de bactériémie polyclonale ont été comparés aux patients atteints de bactériémie monoclonale et aux patients atteints de bactériémie polymicrobienne. Les 5 patients qui présentaient à la fois une bactériémie polymicrobienne et une bactériémie polyclonale ont été exclus de l’analyse pour éviter un biais de classification erronée. Les patients atteints de bactériémie polyclonale présentaient la même répartition en termes d’âge, de sexe et de nombre de maladies sous-jacentes que les patients atteints de bactériémie monoclonale et ceux atteints de bactériémie polymicrobienne (tableau 2). La gravité et le pronostic des maladies sous-jacentes étaient similaires dans tous les groupes de patients.

Pour tous les groupes de patients, plus de la moitié des épisodes de bactériémie ont été acquis à l’hôpital, et ∼10 ont été acquis pendant le traitement dans une unité de soins intensifs. La durée moyenne du séjour à l’hôpital avant l’apparition de la bactériémie était plus longue chez les patients qui avaient une bactériémie polyclonale (17 jours) que chez ceux qui avaient une bactériémie monoclonale (11 jours) et chez ceux qui avaient une bactériémie polymicrobienne (9 jours) ; toutefois, cette différence n’était pas significative. Dans tous les groupes de patients, la proportion de patients sous ventilation mécanique ou chez qui un cathéter veineux central ou urinaire a été placé était similaire. Les voies urinaires étaient la source la plus fréquente de bactériémie chez les patients qui présentaient une bactériémie monoclonale ou polyclonale. Parmi les patients qui ont eu une bactériémie polymicrobienne, les processus intra-abdominaux (par exemple, la diverticulite) étaient la source la plus fréquente de bactériémie.

Presque tous les patients étaient symptomatiques pendant leur épisode de bactériémie et répondaient aux critères de septicémie (tableau 3). La fréquence des complications pendant l’épisode de bactériémie était faible dans tous les groupes de patients, et seuls 10 des patients ayant présenté une bactériémie monoclonale et 12 des patients ayant présenté une bactériémie polymicrobienne sont décédés dans les 7 jours suivant la première hémoculture positive. Aucun des patients qui ont eu une bactériémie polyclonale n’est décédé de la bactériémie.

Les patients ayant eu une bactériémie polyclonale sont restés plus longtemps à l’hôpital après l’épisode que les patients ayant eu une bactériémie monoclonale ou polymicrobienne (moyenne, 48 jours contre 27 jours et 48 jours contre 30 jours, respectivement) ; cependant, cette association n’a pas atteint la signification statistique. Les patients atteints de bactériémie polyclonale ont reçu plus d’antibiotiques et ont été traités plus longtemps que les patients atteints de bactériémie monoclonale. Le nombre total de jours d’antibiothérapie était significativement plus élevé chez les patients atteints de bactériémie polyclonale que chez ceux atteints de bactériémie monoclonale (P = 0,02). Le traitement antibiotique ne différait pas significativement entre les patients qui avaient une bactériémie polyclonale et ceux qui avaient une bactériémie polymicrobienne.

Quatre des 10 paires d’isolats qui avaient des schémas PFGE différents avaient également des schémas de sensibilité antimicrobienne différents. Les schémas différaient dans la sensibilité à 1-5 agents antibiotiques. Dans tous ces cas, le laboratoire de microbiologie avait signalé la sensibilité de la souche la plus résistante. Ainsi, tous les patients ont reçu un traitement approprié.

Discussion

Fréquence. A notre connaissance, la fréquence des bactériémies gram-négatives polyclonales n’a pas été étudiée auparavant. Cependant, plusieurs investigateurs ont évalué les épisodes de bactériémies polymicrobiennes . Ainsi, on sait que la proportion d’épisodes de bactériémie polymicrobienne varie de 6 à 21 %. Cependant, les résultats de ces études sont difficiles à comparer car les chercheurs ont utilisé des définitions différentes de la bactériémie polymicrobienne. En général, la plupart des études ont défini les épisodes de bactériémie polymicrobienne comme ceux où >1 espèce a été isolée à partir du même échantillon sanguin. En utilisant cette définition, une proportion légèrement plus élevée (31% ) de notre population de patients qui avaient ⩾1 espèce gram-négative isolée de l’hémoculture avait une bactériémie polymicrobienne.

Dans 9 (19%) des 47 patients, la bactériémie polymicrobienne était causée par 2 bâtonnets gram-négatifs différents. D’autres chercheurs ont trouvé un taux similaire de bactériémie due à ⩾2 bâtonnets gram-négatifs chez 9 % à 28 % des patients atteints de bactériémie polymicrobienne . Dans notre population d’étude, les épisodes de bactériémie polyclonale gram-négative étaient aussi fréquents que les épisodes de bactériémie due à 2 espèces de bâtonnets gram-négatifs (6,5 % contre 5,8 %, respectivement).

Facteurs de risque. Seuls quelques cas de bactériémies polyclonales ont été rapportés . Ainsi, aucune information n’était disponible sur les facteurs de risque de la bactériémie polyclonale. Dans notre population étudiée, l’organisme à l’origine de la bactériémie était le seul facteur de risque significatif associé à la bactériémie polyclonale.

Résultat. Aucun des patients que nous avons étudiés et qui ont eu une bactériémie polyclonale n’est décédé des suites de l’épisode de bactériémie. Ce résultat n’était pas significativement différent du faible taux de mortalité parmi les patients qui avaient une bactériémie monoclonale et parmi ceux qui avaient une bactériémie polymicrobienne. D’autres études ont montré que les patients présentant des épisodes de bactériémie polymicrobienne avaient un taux de mortalité plus élevé que les patients présentant des épisodes de bactériémie monomicrobienne. Le nombre de patients ayant une bactériémie polyclonale documentée est peut-être encore trop faible pour tirer des conclusions sur le taux de mortalité associé à la bactériémie polyclonale.

Les patients ayant une bactériémie polyclonale sont restés plus longtemps à l’hôpital après leur épisode de bactériémie et ont reçu une antibiothérapie plus importante que les patients ayant une bactériémie monoclonale. Cependant, notre petit groupe de patients ne nous a pas permis d’analyser si le séjour hospitalier plus long et la thérapie plus étendue résultaient de la bactériémie polyclonale ou de la maladie sous-jacente des patients.

Microbiologie. Il était frappant de constater que près d’un quart de tous les épisodes de bactériémie dus à des bâtonnets non fermentaires étaient polyclonaux. Nous n’avons pas étudié les facteurs de virulence des organismes responsables, mais il semble possible que certains organismes (par exemple, les bâtonnets non fermentaires) aient des caractéristiques particulières qui favorisent le développement de la bactériémie polyclonale.

Près de la moitié des épisodes de bactériémie polyclonale ont été causés par des souches bactériennes qui avaient des profils de sensibilité aux antimicrobiens différents. Dans d’autres rapports d’infections polyclonales, les isolats appariés de la moitié des patients présentaient également des profils de sensibilité aux antimicrobiens différents . Par conséquent, la pratique de laboratoire consistant à identifier et à tester des isolats de différents types morphologiques provenant de la même hémoculture a clairement du mérite. Si les microbiologistes ne testent qu’une seule souche sensible isolée d’un patient présentant un épisode de bactériémie polyclonale, le traitement qui suit peut sélectionner la souche résistante. Cela pourrait être interprété à tort comme le développement d’une résistance pendant l’antibiothérapie, même si l’acquisition de novo de la résistance est un incident rare, survenant dans <10% des rechutes.

En conclusion, la bactériémie polyclonale peut être plus similaire à la bactériémie polymicrobienne qu’à la bactériémie monoclonale en ce qui concerne le résultat. Par conséquent, dans les études ultérieures sur l’issue de la bactériémie, les patients qui présentent une bactériémie polyclonale pourraient devoir être analysés séparément.

Reconnaissances

Nous remercions Dagmar Löffler pour son excellente assistance technique lors du génotypage.

Figures et tableaux

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