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Histologie de la cornée
La cornée est constituée de cinq couches (Figure 3). D’avant en arrière on distingue :
– L’épithélium cornéen
– La membrane de Bowman
– Le stroma cornéen
– La membrane de Descemet
– L’endothélium cornéen
L’épithélium cornéen est pavimenteux et stratifié, il représente 10 % de l’épaisseur totale de la cornée microscopie optique après coloration hématoxiline, éosine, safran (source : Allouch-Nahmias et al, 2011).
La membrane de Bowman est acellulaire et est formée de fibrilles et de collagène, elle sépare l’épithélium du stroma cornéen.
Le stroma représente à lui seul près de 90 % de l’épaisseur cornéenne. Il est constitué de lamelles de collagène, de kératocytes (qui assurent la biosynthèse du collagène et de mucopolysaccharides) et de substance fondamentale. Cette substance est riche en mucopolysaccharides et en eau et a un rôle dans la cohésion des fibres de collagène, permettant une bonne transparence cornéenne.
La membrane de Descemet composée de fibrilles de collagène de petit diamètre, représente la membrane basale de l’endothélium cornéen. Elle est amorphe, élastique et très résistante. Elle mesure environ dix microns et son épaisseur augmente avec l’âge.
L’endothélium cornéen ne comporte qu’une couche de cellules (environ 500 000) plates, hexagonales qui sont directement en contact avec l’humeur aqueuse (Figure 5). Leur nombre diminue physiologiquement avec l’âge, sans possibilité de création de nouvelles cellules. L’endothélium joue un rôle indispensable de barrière en modulant les échanges entre le stroma et l’humeur aqueuse afin d’assurer une bonne transparence cornéenne (Allouch-Nahmias et al. 2011). L’endothélium est formé d’une monocouche de cellules uniformes hexagonales plates, régulières d’où l’organisation en « nid d’abeilles » caractéristique. (source : (Allouch-Nahmias et al. 2011).
Le film lacrymal
Il constitue une interface entre l’œil et l’environnement extérieur. Il a pour rôle d’assurer une bonne hydratation cornéenne, une bonne qualité réfractive et une barrière contre les agressions extérieures. Il est composé d’eau, d’enzymes, de protéines, d’immunoglobulines, de lipides et de différents métabolites, répartis dans trois couches successives (lipidique, aqueuse et mucineuse) (Figure 6). Sa constitution dépend de plusieurs éléments que sont la sécrétion des larmes, l’étalement correct de celles-ci à la surface oculaire et leur résorption par le canal lacrymo-nasal ainsi que l’évaporation dans l’air.
L’épaisseur du film lacrymal a été évaluée entre 35 à 40 µm, pour un volume total de 7 à 9 µL (Bernard et al. 2008). La sécrétion basale du film lacrymal serait comprise entre 0.7 à 2 µL/min (Mishima 1981; Baudouin and Labbé 2006). Son pH varie de 7.14 à 7.82 avec une pression osmotique de 305 milliosmoles/kg.
La couche aqueuse, faite à 98 % d’eau contient les principaux composants organiques et protéiques (5 à 8 g/l). Elle joue un rôle antimicrobien majeur grâce à la présence de lysozymes, de béta-lysines, de lactoferrines, d’anticorps et d’immunoglobulines (A et G).
Les germes en ophtalmologie
Un AC est considéré, par argument de fréquence, d’origine bactérienne. En effet, 90 à 95 % des AC se révèlent d’origine bactérienne aux prélèvements microbiologiques (Barría, Chabouty, and Moreno 2016). Il est donc essentiel de connaitre les différentes bactéries en cause et leur mécanisme d’action afin d’optimiser la prise en charge thérapeutique.
Généralités bactériologiques
Les bactéries sont classées en différentes familles, genres et espèces, selon des critères morphologiques et physiologiques.
Tout d’abord, on distingue deux grands ensembles de bactéries selon leur mécanisme respiratoire. Il y a d’une part les bactéries aérobies et d’autre part les bactéries anaérobies. Les bactéries anaérobies n’ont une croissance qu’en milieu privé d’oxygène, contrairement aux aérobies qui ont besoin d’oxygène pour se développer.
Ensuite, les bactéries se présentent sous différentes formes. On distingue les bactéries de forme sphérique, les cocci, par opposition aux bactéries de forme allongée (en bâtonnets), les bacilles. De plus, les bactéries, cocci ou bacilles peuvent avoir une disposition spécifique. Elles peuvent s’organiser en amas, en chainettes, en ramification ou encore en paires.
Enfin, chaque bactérie, de forme ronde ou allongée, peut être différenciée selon si elle possède ou non une membrane externe en effectuant une coloration de Gram. On parle de bactéries à Gram négatif et de bactéries à Gram positif.
Ces différents paramètres (mécanisme respiratoire, forme, disposition et coloration), permettent de renseigner sur la taxonomie des bactéries.
La coloration de Gram
La coloration de Gram doit son nom au bactériologiste danois Hans Christian Gram. Cette technique a été mise au point en 1884.
Les bactéries présentent toutes une paroi constituée d’un peptidoglycane (composé de glycoprotéines) entourant la membrane cytoplasmique. Cette paroi est recouverte par une membrane externe chez les bactéries à Gram négatif, tandis que les bactéries Gram à positif en sont dépourvues. De plus, les bactéries à Gram positif ont un peptidoglycane plus épais (imperméable à l’alcool), tandis que les bactéries à Gram négatif ont une paroi fine (perméable à l’alcool) (Figure 7).
Plusieurs étapes permettent de réaliser la coloration de Gram (Figure 8).
Après réalisation d’un frotti et fixation de celui-ci sur une lame avec de l’éthanol, on procède à une coloration au violet de gentiane (colorant basique), suivi d’un rinçage et d’une nouvelle coloration au lugol (solution iodo-iodurée). Le violet de gentiane permet de colorer toutes les bactéries, le lugol assure une stabilisation de la coloration violette. Il s’en suit une décoloration à l’alcool, qui a pour rôle de pénétrer dans la bactérie en présence d’une membrane externe (bactérie à Gram négatif). Ainsi, devant une disparition de la coloration violette, on peut confirmer la pénétration de l’alcool dans la bactérie, attestant la présence d’une membrane externe et donc une bactérie à Gram négatif. En cas de bactérie à Gram positif, l’alcool ne pénètre pas et la coloration violette persiste. Une dernière étape de contre coloration avec de la fuchsine ou de la safranine permet de colorer les bactéries à Gram négatif en rose.
. Examen’direct’:’
. Cocci’à’Gram’+’type’staphylocoque-(CHU’Caen)
. Examen’direct’:’
. Bacilles’à’Gram’– type’entérobactéries'(CHU’Caen)
Les cocci
Parmi les cocci, selon l’examen direct, on distingue quatre catégories :
– Les cocci simples (monocoques),
– Les cocci réunis par deux ou diplocoques (pneumocoque, entérocoque, Neisseria),
– Les cocci groupés en chainettes (streptocoques),
– Les cocci groupés en amas (staphylocoques)
En ophtalmologie, un large nombre de cocci peuvent être mis en évidence (Tableau 1) (CMIT 2016).
La flore commensale bactérienne de l’œil
La flore commensale correspond à un ensemble de bactéries et de protozoaires qui vivent au niveau d’un organisme, sans lui porter préjudice. Elle a un rôle de défense contre les agressions extérieures (effet barrière), en luttant contre la colonisation par des germes pathogènes et en assurant un renouvellement des cellules locales.
Il est donc essentiel de connaitre la flore habitante de l’œil afin de faire la distinction entre un germe naturellement présent au niveau conjonctival donc a priori non pathogène (dans des conditions physiologiques), et un germe pathogène, issu d’une flore exogène, responsable d’infections locales (conjonctivites, abcès, endophtalmies) qu’il convient de traiter.
La réalisation de culture issue d’un écouvillonnage conjonctival chez des sujets sains est positive dans plus de 90 % des cas (Barría, Chabouty, and Moreno 2016), mettant en évidence la richesse de la flore commensale de l’œil.
Les bactéries à Gram positif représentent 70 à 95 % de la flore commensale de l’œil (Grzybowski, Brona, and Kim 2017; Barría, Chabouty, and Moreno 2016), avec essentiellement Staphylococcus epidermidis et Propionibacterium acnes (Zhang, He, Niu, Liu, et al. 2017). On observe ensuite, en proportion beaucoup plus faible Staphylococcus aureus, Corynebacterium et les bacilles à Gram négatif (Ohtani et al. 2017).
Dans certaines circonstances (pathologies générales ou locales), la flore commensale de l’œil peut être perturbée et entraine une augmentation des bactéries habitantes. C’est le cas lors d’un dysfonctionnement meibomien, pathologie très fréquente chez les sujets âgés (Zhang, He, Niu, Chan, et al. 2017), mais également dans le cadre du glaucome. En effet, il a été constaté, chez les patients prenant un traitement au long cours par Latanoprost (collyre hypotonisant analogue de prostaglandines), une augmentation du nombre de Staphylococcus aureus résistants à la méticilline (SARM) (Ohtani et al. 2017). Dans la cadre de la pathologie diabétique, les études tendent à mettre en évidence une augmentation des bacilles à Gram négatif (Adam et al. 2015; Grzybowski, Brona, and Kim 2017). Chez les sujets alcooliques, la proportion de Staphylococcus aureus était plus importante comparée à celle chez les sujets sains, et des germes du genre Moraxella et Haemophilus étaient présents en quantité plus importante (Gunduz et al. 2016).
A l’opposé, le seuil basal de la flore commensale de l’œil peut être volontairement diminué dans un but pré-thérapeutique, c’est essentiellement le cas avant intervention de la cataracte pour lutter contre le risque d’endophtalmie post-opératoire. Ainsi, les massages meibomiens et l’administration de lévofloxacine en collyre ont permis de diminuer la quantité de germes conjonctivaux (Zhang, He, Niu, Liu, et al. 2017).
Les antibiotiques
Les antibiotiques en ophtalmologie
En ophtalmologie, le nombre d’antibiotiques disponible est assez limité puisque ceux administrés par voie générale (per os ou IV) sont inadaptés (biodisponibilité au niveau cornéen trop faible) (Robert and Denes 2012) ; ainsi, les antibiotiques locaux en collyres, gels ou pommades constituent le traitement de référence de la plupart des infections ophtalmologiques.
Deux types de collyres sont à différencier, il y a d’une part les collyres commerciaux (Tableau 5) et d’autre part les collyres fortifiés.
Les collyres antibiotiques commerciaux (Tableau 5)
La plupart des familles d’antibiotiques sont représentées en ophtalmologie.
– Les fluoroquinolones
Plusieurs générations de molécules appartenant à cette famille ont été découvertes depuis les années 1960. Les molécules actuellement disponibles en France sous formes de collyres appartiennent aux 2ème et 3ème génération. Il y a la norfloxacine, la ciprofloxacine, l’ofloxacine et la moxifloxacine. En pratique clinique, la ciprofloxacine et l’ofloxacine semblent être nettement plus prescrites que la norfloxacine et la moxifloxacine (CMIT 2016; Robert and Denes 2012).
Ces fluoroquinolones sont actives sur les staphylocoques (en dehors du SARM), les streptocoques et les entérobactéries. A noter que la ciprofloxacine est la fluoroquinolone la plus active sur Pseudomonas aeruginosa.
Leur mode d’action est bactéricide, « concentration-dépendant ». Elles agissent en inhibant la synthèse et le surenroulement de l’acide désoxyribonucléique (ADN) de deux enzymes : la Topo-isomérase IV et l’ADN gyrase, qui sont impliquées dans la condensation et le déroulage de l’ADN. Elles ont une bonne biodisponibilité, même par voie topique, ce qui leur permet d’atteindre des concentrations bactéricides pour la plupart des bactéries ciblées.
La principale source de résistance de ces antibiotiques est une mutation chromosomique des gènes gyrA et parC (Graham et al. 1990).
– Les aminosides
En ophtalmologie, à ce jour, seuls la néomycine et la tobramycine sont disponibles sachant que la gentamicine a été retirée du marché en 2013 (https://www.vidal.fr).
Il est intéressant de noter que depuis 2010 et l’arrêt de commercialisation de la spécialité Néomycine Diamant® (https://www.vidal.fr), la néomycine est toujours commercialisée en association à un antibiotique polypeptide (la polymyxine B, antibiotique concentration dépendant et actif sur les bacilles à Gram négatif, inactif sur les bactéries à Gram positif, les cocci à Gram négatif et les germes anaérobies).
Les aminosides sont actifs contre les bactéries à Gram négatif (cocci et bacilles) et les staphylocoques mais ne sont que peu actifs contre les streptocoques et le pneumocoque (mauvaise pénétration de la paroi de la bactérie) (CMIT 2016; Robert and Denes 2012).
Leur mode d’action est bactéricide, « concentration-dépendent ».
Ils agissent en inhibant la synthèse protéique en ciblant le ribosome (responsable de la synthèse des protéines à partir de l’acide ribonucléique messager (ARNm)).
Les aminosides administrés en collyre sont intéressants en cas d’atteinte de la surface oculaire, mais peu utiles en cas d’infection intra oculaire dans la mesure où ils diffusent peu dans l’œil (concentrations faibles de collyre retrouvées dans la chambre antérieure).
Plusieurs mécanismes de résistances ont été mis en évidence : modification de la cible ribosomale, diminution du transport vers l’intérieur de la bactérie (pompe à efflux) et inactivation enzymatique.
– L’acide fusidique
Il est le seul représentant de cette famille d’antibiotique et est commercialisé sous forme de gel. Il est efficace sur Staphylococcus aureus et epidermidis, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, cependant il n’est que très peu actif sur les streptocoques, les entérobactéries et les autres bacilles à Gram négatif (CMIT 2016; Robert and Denes 2012).
L’acide fusidique est bactériostatique. Il agit en bloquant la synthèse protéique au moment de la translocation de l’ARN au sein du ribosome.
La biodisponibilité sous forme de gel est satisfaisante (concentration correcte retrouvée dans l’humeur aqueuse après administration locale) (Thorn and Johansen 1997).
On retrouve deux types de résistance, la première par mutation du gène fusA et la seconde par une pompe à efflux.
– La rifamycine
La rifamycine est active sur la plupart des bactéries à Gram positif, certains à Gram négatif et sur quelques mycobactéries (CMIT 2016; Robert and Denes 2012).
C’est une molécule de bas poids moléculaire. Son mode d’action est bactériostatique. Elle agit en inhibant l’élongation de l’ARNm par un blocage de la sous-unité bêta de l’ARN polymérase ADN-dépendante.
La résistance est liée à la sélection du mutant porteur de la mutation du gène rpoB qui code pour la sous-unité bêta de l’ARN polymérase.
– Les macrolides
Seul l’azythromycine est disponible en collyre commercial. Il est actif sur les cocci à Gram positif et à Gram négatif, ainsi que sur les bacilles à Gram positif. A noter une moindre efficacité sur les entérobactéries et les Pseudomonas (CMIT 2016; Robert and Denes 2012).
Les macrolides sont des molécules de grand poids moléluclaire qui pénètrent peu dans l’œil, d’où leur utilisation privilégiée dans les AC plutôt que dans les infections intra oculaires.
Leur mécanisme d’action est bactériostatique et repose sur l’inhibition de la synthèse protéique ribosomale bactérienne par une inhibition de la sous-unité 50S ribosomale. Les résistances sont liées à une inactivation de la cible (via une méthylase) ou une pompe à efflux.
– Les bêta-lactamines
Les bêta-lactamines sont une vaste famille d’antibiotiques. Elle regroupe les pénicillines (A, G, M, V, carboxypénicillines, uréidopénicillines), les inhibiteurs de bêta lactamases, les carbapénèmes, les céphalosporines (génération 1 à 5) et le monobactame. Leur mode d’action est bactéricide, temps-dépendant. Elles agissent essentiellement en inhibant la synthèse du peptidoglycane. Les principales résistances sont liées à une modification du site d’action (protéines de liaison des pénicillines (PLP)), la production d’une bêta lactamase ou encore des phénomènes d’efflux ou d’imperméabilité de la membrane externe.
En ophtalmologie, les bêta lactamines sont utilisées sous formes de collyres fortifiés.
On retient essentiellement la ticarcilline, active sur les cocci à Gram positif (hors SARM) et certaines bactéries à Gram négatif (dont le P. aeruginosa) ainsi que le ceftazidime (céphalosporine de troisième génération), active sur les cocci à Gram positif et certaines bactéries à Gram négatif dont le P. aeruginosa.
– Les glycopeptides
Deux ATB constituent cette famille, la vancomycine et la teicoplanine. Ils agissent en inibant la synthèse de la paroi bactérienne et sont bactéricides, temps-dépendants. Ils sont actifs sur les cocci à Gram positif (dont les SARM) et inactifs sur les bactéries à Gram négatif. En ophtalmologie, la vancomycine est utilisée sous forme de CF.
– Les tétracyclines
Seule la chlortétracycline est disponible en France depuis le retrait de l’oxytétracycline en 2008 (Robert and Denes 2012) ; cependant, du fait de son non remboursement par la sécurité sociale, la chlortétracycline a tendance à disparaitre dans les prescriptions des professionnels de santé.
Les tétracyclines agissent via la sous-unité 30S du ribosome permettant d’inhiber la synthèse protéique (activité bactériostatique). Elles sont actives sur les bactéries cocci à Gram positif ainsi que sur les bactéries dites atypiques, sans paroi ou intracellulaire.
Le développement de résistances (efflux, protection du ribosome) à des bactéries banales explique leur utilisation actuellement restreinte.
– Le chloramphénicol
Du fait d’effets indésirables rares mais potentiellement létaux lors d’administration par voie systémique (hématotoxicité grave, dyscrasie sanguine, anémie aplasique), cet antibiotique n’est à ce jour plus prescrit en pratique clinique en France (Robert and Denes 2012).
Les collyres antibiotiques fortifiés
Les collyres fortifiés (CF) ont été développés à la fin des années 70. Ils sont réservés à l’usage hospitalier et suivent une réglementation stricte. En effet, l’usage de ces collyres s’effectue hors AMM, et ils nécessitent un environnement spécifique comprenant notamment un sas de surpression sous flux laminaire et une tenue stérile. Un CF est habituellement préparé à partir d’un antibiotique commercial (poudre, lyophilisat ou solution injectable) dilué dans du sérum physiologique. Avant sa mise à disposition, des tests physicochimiques et de concentration sont effectués puis il est congelé pendant une période de trois mois, afin de faciliter la délivrance en urgence au clinicien (Chiquet and Romanet 2007).
Avantages et inconvénients
Les CF présentent deux avantages majeurs par rapport aux collyres commerciaux :
– La concentration de l’antibiotique est élevée, ce qui améliore sa biodisponibilité locale.
– Un grand nombre d’antibiotiques peuvent être préparés sous forme de CF, permettant d’agrandir l’arsenal thérapeutique du prescripteur.
Cependant, ils présentent également des inconvénients. D’une part, leur utilisation est rendue difficile du fait de la préparation hospitalière indispensable et rigoureuse, et de la péremption rapide (environ une semaine (Osborn et al. 1976)) ; ainsi, de nombreux hôpitaux périphériques n’ont pas à leur disposition ce type de préparation. D’autre part, les CF présentent une toxicité locale importante : retard de cicatrisation (Stern et al. 1983), nécrose conjonctivale (Davison, Tuft, and Dart 1991), réaction allergique (Group. 1997), sténose canaliculaire (rare) (Weston and Loveless 2000), etc.
Indication et utilisations
Les CF sont indiqués dans le traitement des kératites bactériennes sévères ainsi qu’en traitement adjuvant des endophtalmies aiguës. Leur administration est habituellement réalisée sous la forme d’une bi voire d’une trithérapie, à large spectre, avec des instillations répétées : administrations horaires les 48 premières heures, en respectant un temps d’attente de cinq minutes entre chaque antibiotique. (Bourcier 2016). En pratique clinique, un nombre restreint d’antibiotique est utilisé. On retrouve le plus souvent : ceftazidime, ticarcilline, amikacine, gentamicine et vancomycine.
Les associations les plus répandues sont (McLeod et al. 1995; Ly et al. 2006) :
– Trithérapie :
– ticarcilline + gentamicine + vancomycine
– amikacine + ceftazidine + vancomycine
– Bithérapie :
– ticarcilline + tobramycine
Ainsi, la palette d’antibiotiques en pratique quotidienne est limitée à moins d’une quinzaine de collyres. Ce nombre restreint pose plusieurs problèmes :
– Augmentation du risque de résistance par la prescription répétée à grande échelle des mêmes antibiotiques,
– Difficulté de prise en charge en cas de germes résistants ou atypiques.
Devant ces difficultés, la présence d’un antibiogramme adapté et la connaissance rigoureuse des différents germes ainsi que leur histoire naturelle parait donc indispensable. En effet, en fonction du germe et de la gravité clinique, différents schémas thérapeutiques peuvent être suivis (Hanet, Jamart, and Chaves 2012).
Les abcès de cornée
Les AC (ou kératite infectieuse), correspondent à la présence d’une collection infectieuse (essentiellement bactérienne) au niveau de la cornée d’un sujet.
Les AC sont liés essentiellement à une contamination locale (flore conjonctivale, palpébrale, cutanée, nasale, oropharyngée ou digestive) (Grzybowski, Brona, and Kim 2017). Ils peuvent également être post traumatiques, et dans ce cas, ce sont des bactéries exogènes qui sont à l’origine de la contamination. Nous avons énuméré précédemment les différentes familles de bactéries retrouvées en ophtalmologie, cependant les études ont montré que 90 % des AC sont représentés par seulement quatre groupes (Ohtani et al. 2017) : les staphylocoques, les streptocoques, Pseudomonas et les entérobactéries.
Dans tous les cas, la présence d’un épithélium cornéen altéré est une condition préalable au développement d’un AC (Bourcier 2016). Plusieurs facteurs en sont à l’origine : altération du clignement des paupières (paralysie faciale, ptosis), malposition palpébrale (ectropion, entropion), dysfonctionnement meibomien ou syndrome sec à l’origine d’un mauvais film lacrymal (Zhang, He, Niu, Liu, et al. 2017).
L’épithélium cornéen lésé va permettre aux bactéries d’adhérer facilement à la surface cornéenne pour ensuite pénétrer dans le stroma cornéen (effet de toxines et enzymes protéolytiques). L’invasion bactérienne induit une réponse inflammatoire avec sécrétion de nombreux facteurs (interleukine, TNF alpha…) responsables d’une vasodilatation et perméabilisation des vaisseaux conjonctivaux et limbiques, potentiellement délétère avec aggravation de l’ulcération, fonte stromale et nécrose tissulaire (Malet 2009) (Figure 9).
Exceptionnellement, on peut retrouver un abcès sur une cornée saine (Bourcier 2016). Dans ce cas, il faut rechercher plus spécifiquement certains germes qui possèdent des protéases assurant une pénétration intracellulaire (Neisseria, Corynebacterium dipteriae, Haemophilus influenzae, Shigella, Listeria).
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Table des matières
Introduction générale
PARTIE I : État des connaissances
1. La cornée et le film lacrymal
1.1. Généralités sur la cornée
1.2. Histologie de la cornée
1.3. Le film lacrymal
2. Les germes en ophtalmologie
2.1. Généralités bactériologiques
2.1.1. Les cocci
2.1.2. Les bacilles
2.2. La flore commensale bactérienne de l’œil
3. Les antibiotiques
3.1. Les antibiotiques en ophtalmologie
3.1.1. Les collyres antibiotiques commerciaux
3.1.2. Les collyres antibiotiques fortifiés
4. Les abcès de cornée
4.1. Evaluation diagnostique
4.2. Stratégie thérapeutique
4.2.1. Traitement ambulatoire
4.2.2. Hospitalisation
Objectifs de la thèse
PARTIE II : Étude n°1
Differential microbiology of severe vs. non-severe infectious keratitis: a monocentric retrospective study of 92 consecutive cases
PARTIE III : Étude n°2
Concentration au niveau cornéen des antibiotiques utilisés dans la prise en charge des abcès de cornée
Conclusion
Bibliographie
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