26.01.24

Tolérance aux désinfectants : ampleur et impact sur les performances

Les agents antimicrobiens sont utilisés depuis plus de 100 ans, tels que les antibiotiques pour les animaux, les plantes et les humains, ainsi que les désinfectants pour les surfaces et la peau. Certains microbes développent une résistance à ces agents, ce qui suscite des inquiétudes quant au développement de la résistance aux biocides. Alors que les résistances aux antibiotiques sont bien documentées, la tolérance aux désinfectants est moins connue. Dans cet article, nous expliquons la différence entre la résistance aux antibiotiques et celle aux désinfectants, ainsi que leurs impacts.

Différences entre la résistance aux antibiotiques et la résistance aux désinfectants

Dans les médias et, dans une moindre mesure, dans d’autres ouvrages, on ne fait guère de distinction entre la résistance aux différentes classes d’antimicrobiens, ce qui entraîne une certaine confusion quant à savoir si la résistance à un agent est liée à la résistance aux autres agents. Beaucoup pensent que la résistance aux antibiotiques est la même que la résistance aux désinfectants et aux détergents et qu’une solution qui s’attaque à la résistance à un antimicrobien s’applique également aux autres. Contrairement aux antibiotiques, les problèmes de résistance sont beaucoup moins fréquents avec les désinfectants, car les deux reposent sur des mécanismes différents. Tandis que les antibiotiques agissent spécifiquement sur certains processus biologiques du métabolisme des bactéries, les désinfectants agissent de manière non spécifique sur l’ensemble des structures biologiques de la cellule. Il n’est donc pas surprenant que les bactéries puissent modifier ces sites d’attaque spécifiques (des antibiotiques) par des mutations. Cependant, les cellules bactériennes sont beaucoup moins capables de s’adapter et de se protéger contre l’attaque des désinfectants.

Qu’est-ce qui provoque la tolérance antibactérienne et comment se développe-t-elle ?

Même si les adaptations des microbes aux désinfectants sont moins bien décrites, on connaît certains mécanismes qui permettent une certaine tolérance. Il convient toutefois de faire tout d’abord la distinction entre résistance et tolérance. La tolérance est souvent un niveau inférieur d’insensibilité, rarement totale. Ce faible niveau d’insensibilité se distingue de la résistance, qui est un niveau élevé d’insensibilité et peut s’apparenter à une immunité à un agent antimicrobien.

• La résistance acquise résulte souvent d’une mutation génétique ou de l’acquisition de gènes de tolérance d’autres organismes par transfert horizontal de gènes. Elle peut également être le résultat d’une réaction au stress, par exemple par la formation de biofilms
• Un biofilm est une communauté de micro-organismes associés à une surface et enveloppés de substances polymères extracellulaires (EPS). Les biofilms peuvent se former dans différents environnements et, par conséquent, des matériaux non cellulaires tels que la terre et les cristaux minéraux peuvent également être présents dans une matrice de biofilm. Les bactéries présentes dans les biofilms diffèrent phénotypiquement et génétiquement et sont plus difficiles à tuer que leurs homologues planctoniques, car les EPS limitent le contact direct entre les cellules microbiennes des biofilms et les agents antimicrobiens. Les cellules persistantes sont une sous-population phénotypiquement différente de cellules dans les biofilms, plus tolérantes aux agents antimicrobiens. Une fois qu’elles ont été retirées d’un biofilm et de l’EPS qui les protège, la plupart des bactéries sont aussi vulnérables que les autres organismes qui ne faisaient pas partie du biofilm.
• Les pompes à efflux sont capables de transporter une multitude de composés toxiques différents hors des cellules et de conférer directement aux bactéries une tolérance supplémentaire aux agents antimicrobiens en expulsant dans l’environnement extérieur les désinfectants diffusés dans la cellule. En règle générale, ils améliorent également la tolérance aux antimicrobiens en favorisant la formation de biofilms.
• La résistance génotypique est une forme de résistance codée par des gènes spécifiques. De tels gènes de résistance peuvent apparaître par mutation au cours de la mitose (un processus de duplication cellulaire) et coder pour un système qui peut réduire l’efficacité d’un antimicrobien (par exemple, les pompes à efflux).

La tolérance variable des microbes aux désinfectants dépend de différents facteurs. Par exemple, la structure différente de la cellule bactérienne peut entraîner une sensibilité différente aux antimicrobiens. En outre, certaines bactéries ont la capacité de former des spores (par exemple, Clostridioides difficile). Cet état de spores confère aux micro-organismes une résistance accrue à certains produits chimiques ou à certaines influences environnementales (telles que des températures élevées).

Compatibilité des désinfectants – a-t-elle un impact sur la performance de tels produits ?

Pour tous les antimicrobiens, la concentration lors de l’utilisation joue un rôle important dans le risque de développement d’une résistance ou d’une tolérance à l’antimicrobien. Les antimicrobiens exercent une pression sélective sur les micro-organismes. Lorsque les micro-organismes sont exposés à une forte dose d’antimicrobiens (exposition aiguë), la probabilité qu’ils développent une résistance ou une tolérance est beaucoup plus faible. En revanche, une exposition chronique à de faibles doses d’antimicrobiens présente un risque de résistance plus élevé, car une telle pression de sélection, faible mais durable, permet aux micro-organismes de développer des mécanismes spécifiques de résistance et de tolérance (Donaghy, 2019) (Kampf, 2019) (Weber, 2006).

Y a-t-il des différences entre les principes actifs des désinfectants ?

Chlorure d’ammonium quaternaire (Quat) : la tolérance aux Quat a été relativement bien caractérisée. A des concentrations supérieures à la concentration minimale inhibitrice (CMI – quantité minimale de biocide nécessaire pour obtenir un effet antimicrobien), les quats détruisent les membranes cellulaires. Lorsque les quats sont utilisés à des concentrations inférieures à la CMI, le mode d’action est compliqué et implique toujours plusieurs processus tels que la modification des membranes cellulaires, la surexpression des pompes d’efflux ou l’acquisition de gènes d’efflux spécifiques aux quats. Bien que de nombreux mécanismes d’efflux pouvant entraîner une tolérance au quat puissent également entraîner une résistance aux antibiotiques, il n’est pas clair s’il existe un lien de cause à effet dans lequel l’utilisation du quat entraîne une résistance aux antibiotiques ou inversement. Il n’est pas surprenant qu’il existe un grand nombre de gènes de tolérance au quat, et ces gènes peuvent être largement répandus et relativement fréquents. Cependant, l’effet de tels gènes sur la tolérance phénotypique n’est pas clair. Il n’est pas non plus clair que les gènes de tolérance au quat aient une influence sur les quantités sublétales de quat. En général, les gènes de tolérance ne semblent pas avoir d’influence sur la tolérance aux niveaux d’application recommandés des détergents et désinfectants à base de quat.

Les oxydants (chlore, acide peracétique, peroxyde d’hydrogène) agissent comme dénaturants des protéines en réagissant avec les groupes thiol et amino, endommageant ainsi les structures cellulaires, y compris la paroi cellulaire, les membranes et les acides nucléiques.

Étant donné que les agents oxydants agissent sans distinction sur presque toutes les structures cellulaires, il ne faut pas s’attendre à une résistance par des gènes et des processus cellulaires spécifiques, et cela n’a pas été démontré dans la littérature. Cependant, les bactéries peuvent être moins sensibles au stress oxydatif en formant un biofilm ou en présentant une autre tolérance phénotypique. Les micro-organismes formant un biofilm produisent des substances polymériques extracellulaires qui atténuent l’effet des agents oxydants. Par conséquent, une concentration plus élevée d’oxydant est généralement nécessaire pour tuer les micro-organismes des biofilms. Certains micro-organismes produisent une enzyme, la catalase, qui transforme le peroxyde d’hydrogène en oxygène et en eau et peut offrir une résistance intrinsèque à de très faibles concentrations de H202. Cependant, la plupart des désinfectants et des désinfectants utilisent du peroxyde à des niveaux qui peuvent surmonter l’inactivation par la catalase.

L’efficacité de l’alcool dans l’élimination des bactéries végétatives est principalement due à la dénaturation des protéines, les solutions contenant 60 à 80 % d’alcool étant généralement recommandées (OMS, 2009). Les solutions alcooliques ne sont toutefois pas des antimicrobiens efficaces contre les spores bactériennes (WHO, 2009) (Boyce, 2018). Une étude récente de Pidot (2018) a montré une plage d’action différente (plage de 10) de l’alcool contre différents isolats d’Enterococcus faecium, ce qui suggère qu’il existe peut-être des mécanismes de tolérance ou de résistance. Cependant, dans cette étude, une solution d’isopropanol à 23% a été utilisée, ce qui est nettement inférieur à la teneur en alcool dont nous venons de parler, de sorte que la signification clinique de ce résultat est incertaine. Si l’on a utilisé à la place les solutions d’alcool à 70% habituelles, l’efficacité a été conforme aux attentes et identique pour les différents isolats. Dans une étude de Tinajero (2019), aucune différence n’a été observée dans la sensibilité des isolats d’Enterococcus faecium à l’alcool après l’introduction de produits de nettoyage des mains à base d’alcool dans l’ensemble de l’hôpital.

Les désinfectants pour surfaces à base d’alcool sont généralement formulés avec d’autres ingrédients afin d’augmenter leur efficacité et de réduire leur adsorption sur les sols (Boyce, 2018). Les désinfectants à base d’alcool sont de mauvais nettoyants, s’évaporent rapidement et sont souvent inflammables, ce qui en fait un mauvais choix pour la désinfection générale des surfaces (Boyce, 2018). On sait que leur efficacité biocide est réduite par la présence de souillures, en particulier de souillures à base de protéines (Boyce, 2018) (OMS, 2009). Si l’on utilisait un désinfectant à base d’alcool, on pourrait s’attendre à ce qu’un nettoyage préalable des surfaces soit effectué, ce qui aurait à son tour un impact sur la quantité de micro-organismes restant sur la surface. Il n’est donc pas certain que les résultats de Pidot (2018) aient une signification pratique pour l’hygiène des mains ou la désinfection des surfaces.

Résumé

Ces dernières années, plusieurs études publiées ont montré que les bactéries peuvent développer une résistance non seulement aux antibiotiques, mais aussi aux désinfectants et aux désinsectiseurs. Toutefois, ces publications associent principalement ce phénomène à la substance active QUAT et à une exposition sublétale à long terme, qui n’est pas utilisée dans la pratique. En outre, pour les raisons mentionnées dans cet article, les biofilms doivent également faire l’objet d’une attention particulière. En tout état de cause, des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ces domaines.

Références

• Boyce JM. Alkohole als Flächendesinfektionsmittel im Gesundheitswesen. Infect Cont and Hosp Epidemiol, 2018; 39 (3): 323-328.
• Donaghy JA, Balamurugan J, Goodburn K, Grunwald L, Jensen AJ, Kanagachandran K, LaFforgue H, Seefelder W, Quentin MC. Beziehung zwischen Desinfektions-, Desinfektions- und Reinigungsmitteln und antimikrobieller Resistenz. J Food Prot. 2019; 82(5): 889-902.
• Kampf G. Adaptive bacterial response to low level chlorhexidine exposure and its implications for hand hygiene. Microbial Cell. 2019; 6(7): 307-320.
• Pidot SJ, Gao W, Buultjens AH, Monk IR, Guerillot R, Carter GP, et. al. Increasing tolerance of hospital Enterococcus faecium to handwash alcohols. Science Translational Medicine. 2018; 10: eaar6115.
• Tinajero CG, Bobadilla-Del Valle M, Alvarez JA, Mosqueda JL, De Leon AP, Macias AE. Die Empfindlichkeit von Vancomycin-resistentem Enterococcus faecium gegenüber Isopropylalkohol vor und nach der Einführung des alkoholischen Händewaschens in einem Krankenhaus. Am J of Infect Cont. 2019; 47: e-27-29.
• Weber DJ, Rutala WA. Verwendung von Keimtötenden Mitteln im Haushalt und im Gesundheitswesen: Besteht ein Zusammenhang zwischen der Verwendung von Keimtötenden Mitteln und der Antibiotikaresistenz? Infect Cont and Hosp Epidemiol. 2006; 27(10): 1107-1119.
• Weltgesundheitsorganisation. WHO-Leitlinien zur Händehygiene in der Gesundheitsversorgung. WHO Press. 2009; Genf, Schweiz.