Dans le premier article de cette série consacrée aux CMI (concentrations minimales inhibitrices), nous nous sommes interrogés sur les valeurs « vraies » ou « réelles » de CMI. Nous avons vu que la grande majorité des systèmes d’identification (ID)/d’antibiogramme (AST) automatisés disponibles sur le marché ne respectent pas les protocoles de détermination de la CMI 20776-1:2006 (E)1 de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) ou M07-A10 du Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI), qui constituent la méthode de référence. Les fabricants de systèmes automatisés sont donc dans l’obligation de générer des données de performance d’essai clinique pour établir des équivalences avec la méthode de référence. Cela démontre que les valeurs de CMI qu’ils génèrent sont « vraies », ou « réelles ». Dans cet article, nous allons nous intéresser au type de données brutes collectées par VITEK® 2, et à la manière dont elles sont converties en valeurs de CMI précises.

Comment la croissance des organismes est-elle contrôlée ?

Les isolats de patients sont testés sur VITEK® 2 à l’aide d’une carte AST unique, autonome et jetable (Figure 1) propre à chaque isolat. Chaque carte contient au moins un puits de contrôle positif sans antibiotique (bouillon de culture élaboré pour la croissance uniquement) et plusieurs puits dont la concentration en antibiotiques dans le bouillon de culture est croissante.

VITEK® 2 contrôle la croissance en continu dans tous les puits. La croissance dans le puits de contrôle positif est surveillée jusqu’à ce qu’un seuil minimal prédéfini de croissance bactérienne soit détecté via des mesures de turbidité (c’est-à-dire l’évolution du pourcentage d’unités de transmittance brutes – %∆RTU). La croissance observée dans le puits de contrôle montre que l’isolat de test est viable et qu’il croît à une vitesse appropriée pour débuter l’analyse des différents puits contenant des antibiotiques. Cette analyse s’effectue toutes les 15 minutes, jusqu’à ce que le test de sensibilité soit achevé.

Comme le montre la Figure 2, la croissance des organismes est mesurée selon différentes méthodes, à la fois dans le puits de contrôle positif et dans les puits contenant les antibiotiques. La croissance relative des organismes observée dans chaque puits d’antibiotique est également comparée à la croissance relevée dans le(s) puits de contrôle positif.


Figure 1: Cartes AST VITEK® 2

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Figure 2: Principe des CMI de VITEK® 2
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Comment la CMI est-elle déterminée ?

La CMI est déterminée en comparant la croissance de l’isolat du patient à la croissance des isolats dont on connaît les CMI. Cette méthode revient à disposer d’une courbe standard enregistrée dans VITEK® 2, courbe capable de corréler les CMI de référence à l’activité des organismes dans les puits contenant des antibiotiques.

Il est important de noter que, dans VITEK® 2, les « courbes standard » :

  • sont multidimensionnelles, car VITEK® 2 observe en continu différents paramètres (contrairement à une mesure unique finale réalisée après une nuit d’incubation) ;
  • ont été créées à l’aide de plus de 1 800 organismes à Gram négatif et plus de 1 200 organismes à Gram positif, possédant différents mécanismes de résistance.

VITEK® 2 observe la croissance en continu et utilise de nombreux paramètres pour examiner cette croissance (contrairement à une mesure unique finale réalisée après une nuit d’incubation). C’est pourquoi il n’est pas nécessaire d’utiliser un puits pour chaque CMI rapportée. Un seul puits suffit à fournir des informations pour plusieurs CMI, car l’activité des organismes dans un puits peut être interprétée sur une échelle qui fournit bien plus d’informations que la simple croissance.

Quelle est la valeur de la lecture en cinétique ?

Pour illustrer la valeur de la lecture en cinétique de l’activité d’une bactérie, observons les résultats d’un test AST VITEK® 2 qui rapportent les CMI de dilutions géométriques 2 pour une plage de concentration d’antibiotiques de 0,25 g/mL à 8 g/mL. Les graphiques 1 à 6 illustrent la relation entre les données générées par le système VITEK® 2 et les résultats obtenus par une méthode de référence.

Chaque graphique illustre la croissance d’un organisme en particulier telle qu’observée par un système VITEK® 2 avec différentes CMI de référence. L’analyse des graphiques nous permet de constater qu’il est possible d’interpréter l’activité de croissance des diverses concentrations antimicrobiennes plus efficacement qu’en notant simplement l’existence ou l’absence d’une croissance. Avec seulement trois concentrations, le système VITEK® 2 peut discerner six différents profils de croissance, et donc rapporter six CMI différentes.

L’une des autres fonctions clés de l’analyse de VITEK® 2 est la capacité de standardiser les données pour un organisme testé, en comparant la croissance de chaque concentration antimicrobienne à la croissance dans le puits de contrôle. Cette étape est cruciale pour déterminer la croissance relative des organismes, car la forme des courbes de croissance diffère pour chaque type d’organisme. La durée de la phase de latence, l’intensité des changements lors de la phase exponentielle et l’ampleur des changements lors de cette phase exponentielle contribuent à donner à chaque organisme un ensemble unique de caractéristiques.

Pour comprendre le processus de standardisation des données, comparez par exemple la croissance du puits de 0,5 µg/mL à la croissance du puits de contrôle de croissance du Graphique 2. Cet organisme a une CMI de référence de 0,5 µg/mL. La croissance dans le puits de 0,5 µg/mL correspond environ à 60 % de celle observée dans le puits de contrôle. Cependant, dans le Graphique 3, l’organisme a une CMI de référence de 1 µg/mL, et l’activité dans la concentration de 0,5 µg/mL est de 95 % par rapport à celle  du milieu de croissance seul (puits de contrôle). Ces pourcentages, ou valeurs de changement de croissance des organismes, sont utilisés par VITEK® 2 pour déterminer des CMI précises.

Graphs 1-6
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Par exemple, le Tableau 1 ci-après synthétise l’analyse VITEK® 2 du pourcentage de changement de croissance des organismes pour les données des graphiques 1 à 6. Il illustre les relations numériques entre la croissance des organismes telles que déterminées par VITEK® 2 et les CMI basées sur la méthode de référence.

Organisme/Graphique

CMI de référence

Concentration antimicrobienne
0.52.08.0
1≤ 0.253%2%1%
20.560%3%1%
31.090%8%2%
42.095%50%8%
54.099%92%9%
6≥ 8.0100%100%99%

Tableau 1: Croissance relative des organismes Comparaison entre une croissance effectuée dans un puits antibiogramme et un puits de contrôle, exprimée en pourcentages
En représentant graphiquement les valeurs des pourcentages de croissance des organismes issues d’un vaste ensemble d’organismes pour les trois concentrations antimicrobiennes (0,5 ; 2 et 8 µg/ml) affichées dans le Tableau 1, nous obtenons le Graphique 1.

Le Graphique 1 sert de courbe d’étalonnage, et :

  • Chaque dimension représente la croissance relative d’une concentration antimicrobienne
  • Chaque losange représente un point correspondant aux trois valeurs de croissance relative des organismes, pour un organisme donné
  • Les différentes couleurs représentent des ensembles d’organismes dont les CMI de référence vont de ≤ 0,25 µg/mL à ≥8,0 µg/mL.


Graphique 1: Comparaison de la croissance relative des organismes à l’échelle d’un vaste ensemble d’organismes

À titre d’exemple, le losange dont les données correspondent au Tableau 1 – Graphique 3 se situerait au point (90 %, 8 %, 2 %). La valeur 90 % serait tracée sur l’axe 0,5 µg/mL, la valeur 8 % sur l’axe 2,0 µg/mL et la valeur 2 % sur l’axe 8,0 µg/mL. Puisque cet organisme a une CMI de 1,0 µg/mL, le losange devrait être rouge (conformément au code de couleurs de la CMI de référence indiqué dans la partie supérieure gauche du graphique). Globalement, ce graphique en trois dimensions démontre la capacité exclusive du VITEK® 2 à différencier six CMI différentes, seulement à partir de trois concentrations antimicrobiennes. De plus, nous voyons dans quelle mesure la détermination de la croissance relative des organismes permet au système VITEK® 2 de tenir compte des caractéristiques uniques de croissance de chaque organisme pour calculer la CMI.

La cinétique de l’activité des organismes aide à déterminer des CMI, ainsi que le temps d’incubation nécessaire pour un organisme au sein du système VITEK® 2. En sachant à quel moment un organisme passe de la phase de latence à la phase exponentielle, le logiciel d’analyse peut déterminer le temps d’incubation approprié en fonction de la croissance affichée par chaque organisme. En voici la preuve :

  • À la fin de la phase de latence dans le puits de contrôle de croissance, VITEK® 2 attend une durée prédéterminée
  • VITEK® 2 vérifie ensuite si la croissance s’est produite dans la concentration d’antibiotiques la plus faible
  • Si des signes de croissance sont encore décelés lors de cette phase, le VITEK® 2 étend la période d’incubation pendant un temps prédéterminé afin d’évaluer la croissance dans les concentrations restantes
  • Ce processus se poursuit :
    • jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de signe de croissance majeure, ou
    • jusqu’à ce qu’on puisse observer de la croissance dans la concentration la plus élevée.

Ce processus permet au VITEK® 2 d’utiliser un temps d’incubation relativement court pour la plupart des organismes car, en définitive, c’est l’organisme qui impose la durée de l’incubation. L’appareil s’adapte simplement lorsque des signes de croissance sont détectés. Ceci a l’avantage de permettre la détection de résistances tardives.

Que faut-il retenir ?

L’approche VITEK® 2 visant à déterminer les CMI rompt avec la tradition. Mais le but de la science n’est pas de rester fidèle à la tradition. Bien au contraire, nous devons toujours chercher des méthodes nous permettant d’optimiser notre rendement, notre efficacité et notre précision dans le cadre de notre activité. La capacité de VITEK® 2 à mesurer en cinétique l’activité des microorganismes afin de mieux identifier la longueur d’incubation et de déterminer la CMI est plus rapide que les méthodes traditionnelles. Au cours des essais cliniques, il a été prouvé, de manière réitérée, que ce processus offre des résultats précis et reproductibles.