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TRAVAUX ORIGI NAUX Medecine et Maladies Infectieuses - 1 9 8 8 - I - 2 9 ~ 3 6

RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES CHEZ ESCHERICHIA COLI :

Etats actuel et nouvelles acquisitions

par C. SOUSSY**, J. DUVAL** et P. COURVALIN***.

RESUME Le comportement d'Escherichia coli vis-~-vis des antibiotiques apparait remarquablement stable depuis 1969 ; on peut toutefois noter un tres

lent, mais r~el accroissement de la r~sistance aux aminopenicillines ainsi qu 'aux associations trimethoprime-sulfamides. En 1986, les frequences de r(~sistance n'atteignent ou ne depassent 30 % des souches que pour aminopenicillines, streptomycine, tetracyclines et sulfamides ; elles sont, patrols comprises entre 10 et 30% (carboxypenicillines, ureidopenic i l l ines, cefalotine et kanamycine) et tr~s inferieures a 10 % dans de nombreux cas (cephalosporines de 3~me g~neration, autres aminosides et quinolones notamment). Parmi-les acquisitions nouvelles, il faut noter I'existence de quelques rares souches resistantes au cefotaxime : mutants hyperproducteurs de cephalosporinase ou souches productrices de b~ta-lactamase plasmidique a large spectre du type CTX-1

Mots-cl~s : Escherichia coli- Resistance aux antibiotiques.

L'importance d6j~ grande du colibacille en patho- logie infectieuse semble s'~tre encore affirm~e ces derni~res ann6es. L 'observat ion r6guli~re de la fr6quence relative des diff~rentes esp~ces d'ent6- robact6r ies montre , su r env i ron 3500 fi 4000 souches isol6es chaque ann6e h l 'hSpital Henr i Mondor, tous pr61~vements confondus , que la fr6quence d' isotement des colibacilles est pass6e de pros de 40 % il y a 10 ou 12 ans fi plus de 50 % ces derni~res anndes. Cet te augmenta t ion re la t ive s 'es t effectu~e aux d6pens des a u t r e s esp~ces d'ent~robact~ries, et notamment celles du groupe K l e b s i e l l a - E n t e r o b a c t e r - S e r r a t i a .

*Communicat ion pr6sent6e au Colloque P h a r m u k a organis6 sous le pa t ronage de la Soci6t6 de Pathologie inibctieuse de Langue Fran~aise , sur le th~me des "Col l ibaci l ies eL leur Pathologie" ~ Paris , le 20 mars 1987. **Service de Bact6riologie, Centre Hospital ier Univers i t a i re Henr i Mondor, 51 av. du Mal. de Lat t re de Tassigny, F-94010 Cr6teil Cedex. ***Unit6 de Bact6riologie m~dicale, Ins t i tu t Pas teur , 75724 Paris C6dex 15.

La predominance du colibacil le est par t icul i~- rement nette dans les infections ur ina i res , non seulement parmi les entdrobact~r ies , mais sur l 'ensemble des esp~ces bac%riennes . Ains i en milieu hospitalier, pros de 40 % des infect ions urinaires sont dues h des colibacilles, alors que le groupe K l e b s i e l l a - E n t e r o b a c t e r - S e r r a t i a ne reprdsente que 17,6 %, les streptocoques 15,9 et les autres groupes moins de l 0 %. Cette predominance est encore plus 6vidente en milieu urbain. D'apr~s une dtude de Lemeland (7), la fr6quence d'isole- ment du colibacille at te int pros des 3/4 de l 'ensem- ble. ll est suivi de tr~s loin par les P r o t e u s m i r a -

b i l i s : seulement 8,6 %, le groupe K l e b s i e l l a - E n t e -

r o b a c t e r - S e r r a t i a : 5,4, puis les autres groupes bact6riens.

C O M P O R T E M E N T G E N E R A L DU COLI- B A C I L L E VIS-A-VIS DES A N T I B I O T I Q U E S

Le comportement du colibacille vis-h-vis des anti- biotiques appara i t r e m a r q u a b l e m e n t s table au cours du temps. 12observation des courbes d'6volu-

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tion de la rSsistance, trac6es dans notre hSpital depuis 1969, montre en effet que les fr~quences de rdsistance n'ont prat iquement pas vari~ depuis 18 ans. Ce fair est v~rifi~ pour la plupart des anti- biotiques, bien que l'on puisse noter un tr~s lent, mais r(!el, accroissement de la r~sistance aux ami- nopdnicillines et carboxypdnicillines, ainsi qu'aux associations t r im~thopr ime-sul famides (Fig. 1). L 'examen de la situation du colibacille aujourd'hui fair ainsi apparai t re que cette esp~ce, rest6e trds sensible aux antibiotiques, ne pr~sente pas de

rdsis tance na ture l le aux a n t i b i o t i q u e s thdori - quement actifs sur les bacilles h Gram n~gatif et qu'elle est touch~e de faqon limit~e par les r~sis- tances acquises. Si l°on met h par t la rifampicine, les fr~quences de r~sis tance n ' a t t e ignen t ou ne d~passent en effet 30 % des souches que pour quelques antibiotiques : aminop~nicillines, strep- tomycine, t~tracycl ines et su l famides . Les fr(!- quences sont patrols comprises entre 10 et 30 % et m~me tr&s inf~rieures h 10 % dans de nombreux cas (Fig. 2).

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F I G U R E 1 Evo lu t i on de la r~s i s t ance aux a n t i b i o t i q u e s d'E. coli (1969 A 1986)

Une 6rude de Bourlioux (1), r6alis~e en 1986 sur les souches isoldes d'urines en ville et h l'hSpital, a montr~ des rdsul ta t s tr~s s e m b l a b l e s avec de faibles di f ferences d'un mil ieu h l 'autre : on y remarque notamment la fr~quence de r6sistance aux aminopdnicillines, sup~rieure h 35 %.

B I L A N DE L ' A C T I V I T E DES D I F F E R E N T E S F A M I L L E S D ' A N T I B I O T I Q U E S

B E T A - L A C T A M I N E S

Act iv i t6

Pa rmi les trois principales famil ies d 'antibioti- ques: b~ta-lactamines,aminosides,quinolones,c'est

celle des bSta-lactamines qui a connu, ces derniS- res ann6es, les plus importants d~veloppements. l,es premidres p6nicillines actives sur le colibacille ont 6t6 les aminop6n ici l lines avec une CMI modale de 4mg/l pour l'ampicilline et l 'amoxicilline sur les souches sensibles, l,cs carboxyp~nicillines ont une activit6 comparable (4 pour la carb~nicilline) ou ldg~rement sup~rieure : 2 mg/l pour la ticarcilline. Fn ce qui concerne les ur~idop~nicillines, l'azlocil- line (mode 4) est moins active que la mezlocilline et la pipdracilline (! h 6galit(~) et l 'apalcilline (0,5 rag/l). Enfin, le mdcil l inam, r e p r d s e n t a n t des amidinopdcillines, a une bonne activit~ sur les souches sensibles avec une CMI modale ~gale ~, 0,25 mg/1 (figure 3). La c~falotine, repr6sentante des c~phalospoines dites de " lbre g6n~ration", a une activit~ proche de celle des aminop~nicillines.

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BETA-LACTAMIN ES AMINOSIDES j O.UIN

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FIG U RE 2 F r ~ q u e n c e de r6s i s t ance aux a n t i b i o t i q u e s chez E. coil en 1986 su r 1822 s o u c h e s ~t r h 6 p i t a l

t t en r i M o n d o r

Les c6phalosporines de "2~me g6n6ration" oat apport6 un gain important d'activitd intrinsSque : c6foxitine et plus encore c6famandole.Mais ce gain d'activit6 a 6t6 consid6rablement amplifi6 avec les c6phalosporines de "36me gdndration" : les CMI modales sont en effet de 0,12 pour ceftazidime et c~fot6tan, 0,06-0,12 pour le tatomoxef et 0,03 pour cefotaxime, ceftriaxone et ceftizoxime. Les autres nouvelles b~ta-lactamines ont une activit6 proche. Ainsi en est-il des monobactams : mode dgal h 0,06 pour l 'azthr~onam et des carbapdn~mes : 0,12 pour l 'imip~n~me (Fig. 3).

R~sis tance

Les frdquences de r~sistance aux b~ta+lactamines sont ac tue l l emen t les su ivantes : -aminop~ni- cillines : 35 % ; carboxycilines et ur6idop6nicilli- nes : 25 h 30 % ; c~falotine et Augmentin ® : 15 h 20% ; m~cillinam : 5 % ; c~fotaxime, ceftazidime et azthr6onam : moins de 0,5 % (Fig. 2). Ces r6sis- lances sont li6es h la s6cr6tion de b6ta-lactamases. Plusieurs ph6notypes peuvent 6tre ainsi ddfinis en fonction de la sensibilit6 des souches aux amino- p6nicillines, carboxyp6nicillines, c6phalosporines de l~re g6n6ration et au c6fotaxime (Tableau I). I1 faut d'abord dist inguer le phdnotype SSSS : sen- sible aux quatre antibiotiques. Ce ph6notype est

celui des souches non productrice d'enzyme qui re- prdsentent environ 2/3 des colibacilles de notre recrutement. Le phenotype RSRS concerne les 4 % de mutants hyperproducteurs de cdphalosporina- se, enzyme produite naturel leinent ~t un taux tr~s faible par [es colibacitles, et alors sans traduction

l 'antibiogrammc. I,e phenotype RRSS, rencontr~ chez 2 1 % des souches, est celui des colibacilles prod ucteurs de p6nicillinases. La production de ces enzymes est due -h une information acquise par un plasmide ou un transposon. II s 'agit le plus sou- vent d'enzymcs du groupe TEM et beaucoup plus rarement d'oxacillinases. En cas de biog6nSse im- portante, dans 6 % des cas ici, la c6falotine peut ~tre ~galement touchSe : c'est le ph4notype RRIS. Le ph~nolype RRRS concerne les 2,5 % de souches capables de produire les deux types d 'enzymes. Enfin, le phdnotype RRRI, qui touche ~galement le c~fotaxime, est observd soit en cas de biog~nSse importante de c~phalosporinase, chez les mutan ts hyperproducteurs de cette enzyme : 0,2 %, soit chez lea eolibacilles producteurs de b 6 t a - l a c t a m a s e plasmidique h tr~s large spectre, du type de celle dScrite par Sirot (8) chez les KlebsieUa et d~nom- m6e CTX-1 et rdcemment observde dans notre h6- pital (2). La frdquence de cette derni~re r6sistance est pour l ' instant exceptionnelle dans notre recru- tement, mais sa diffusion, qui peut varier d 'un

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CMI (rag/I)

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F I G U R E 3 A e t i v i t 6 d e s b 6 t a - l a e t a m i n e s s u r E. ¢oli

(rag/l)

centre h l 'autre, est 6videmment h surveiller avec une extreme vigilance.

Le comportement des au t r e s b~ta- lac tamines en fonc t ion de ces phdno types es t i n t ~ r e s s a n t h analyser car il pose le probl~me de l 'interpr~tation de l 'antibiogramme. La figure 4 donne, pour chaque produit, la r@art i t ion des diam~tres d ' inhibit ion pour la totalitd des souches de colibacilles isol6es en 1986 dans notre hSpital. A l ' in t6r ieur de chaque h i s tog ramme sont indiqu~es les m o y e n n e s des diam~tres observ6s en fonction du phdnotype. Ces m o y e n n e s sont re l i~es e n t r e e l l e s et c h a q u e ph~notype est ainsi repr~sent~ sous la forme d'un profiI. On remarque que, par rapport aux souches sensibles, les diam~tres d'inhibition des diff~rentes p~nicil l ines sont diminu~s chez les souches du ph~notype RRSS et plus encore chez cel les du

ph~notype RRIS. Cet te d iminut ion es t t o u j o u r s impor tan te avec les ur~idopdnici l l ines , e t n ' e s t importante avec le mdcillinam que chez les souches du p h d n o t y p e R R I S . En ce q u i c o n c e r n e l 'Augmentin ®, on note que l 'activit6 de l 'amoxi- c i l l ine (26 mm en m o y e n n e su r les s o u c h e s sens ib les) n 'es t pas e n t i ~ r e m e n t r e s t a u r ~ e en presence d'acide c lavu lan ique chez les souches productrices de p~nicillinase ; moyennes : 21 et 18 mm. La ceftazidime, l 'aztr~onam et l 'imip~n~me ne sont pas concern~s par ces deux ph~notypes de r6sistance.

T A B L E A U I E. coli : p h e n o t y p e s de r6s i s tance (%) a u x b~ta-

l a c t a m i n e s

SOUCIIES

Non p r o d u c t r i c e s d ' e n z y m e s

B-lactamines Fr6q.

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P rod uc t r i ce s de penicil l inases Enzymes i t R S S 21 d ' information acquise (pasmides- transposons) :

TEM- R R I S 6 oxacillina- S{~S

P r o d u c t r i c e s des deux types d'enzymes

R R R .S 2,5

R R R l 0,2 P r o d u c t r i c e s d 'enz , l a rge spectre

Sur les souches du ph6no type RSRS ( m u t a n t hyperproducteur de e6phalosporinase), l 'Augmen- tin v appara i t inact i f a lo r s que tous les a u t r e s produits conservent leur activit~ malgr6 une l~g~re

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PHENOTYPES : RRIS ; RRSS ; SSSS

F I G U R E 4 E.coli : r 6pa r t i t i on des diam/~tres d ' inh ib i t ion

des b6 t a - l ae t amines et m o y e n n e s des d iam~t res en fone t ion d u p h 6 n o t y p e

d iminu t ion des d i am6 t r e s d ' inh ib i t ion par les ur6idop6nieil l ines, le m6eil l inam mais aussi la ceftazidime et l 'azthr6onam. Sur les souches RI~RS, qui associent au ph6notype pr6c6dent la production d'une p6nieillinase, on observe eette lois une nette diminution d'activit6 des p6nicillines et l'on retrou- ve la 16g6re diminution des diam6tres, d6j'~ not6e pour ceftazidime et aztr6onam ; seule l'aetivit6 de l'imip6n6me reste inehang6e (Fig. 4). Nous avons vu que le ph6notype RRRI pouvait eorrespondre/~ des souehes vraisemblablement hyperproduetr iees de e6phalosporinases ou bien des souehes produetriees de b6ta-laetamase h large spectre. Chez les premi6- res, par rapport ~ une souehe sensible,on remarque

l ' a n t i b i o g r a m m e la d i m i n u t i o n du d iam~tre d'inhibition autour du disque de e6fotaxime, 25 mm eontre 35 mm en moyenne. La diminution est g6n6- ra lement plus nette pour eeftazidime, e6fot6tan et aztr6onam, mais plus faible pour latamoxef et m6- cillinam. L'imip6n6me n'est pas concern6 et aueune

synergie n'est observ6e auvec l 'Augmentin ®. Chez les secondes, les diambtres d'inhibition sont dimi- nu6s pour c6fotaxime, ceftazidime, az t r6onam et m6cillinam, mais restent inchang6s pour c6fot6tan, latamoxef et imip6n6me. De plus, un effet synergi- que est observ6 entre l 'Augmentin ® et le c6fotaxime, la ceftazidime,l'aztr6onam, mais 6galement la pip6- racilline.

A M I N O S I I ) E S

La famille des aminosides n'a pas connu d'impor- rants d6veloppements ces derniSres ann6es. La ka- namycine reste le produit le moins actif du groupe des d6soxystreptamines avec un mode ~ 2 mg/1. Elle est suivie par la dib6kacine et l ' amikac ine : 1. L'hab6kacine, qui est l 'aminoside le plus r6cent, a une activit6 sur les souches sensibles 6gale ~ celle de la tobramycine et du groupe gentamicine-sisomici- ne-n6tilmicine avec une CMI modale de 0,5 (Fig. 5). Les f r6quences de r6s i s tance aux a m i n o s i d e s atteignent 37 % pour la streptomycine et 13 % pour la kanamycine. Elles sont beaucoup plus faibles pour les autres produits, n 'a t te ignant en effet que 1,6/t 2 % pour gentamicine, sisomicine, tobramycine et n6tihnicine et seulement 0,5 % pour l 'amikacine. Ces fr6quences sont le reflet de la diffusion chez le colibacille des diverses r6sistances acquises aux aminosides qui sont de nature enzymatique et co- d6es par des plasmides ou des g6nes transposables. On sait qu'il existe trois types d'enzymes modifica- teurs : les phosphotransf6rases ("APH"), ac6tyl- t r a n s r d r a s e s ( "AAC' ) et a d 6 n y l t r a n s f 6 r a s e s ("AA D"). lies ph6notypes de r6sistance conf6r6s par ces enzymes chez les ent6robact6ries sont indiqu6s au Tableau I1. Seuls les enzymes modifiant la strep- tomycine et la kanamycine ont donc une diffusion relativement importante chez le colibacille, mais il faut noter que les souches productrices de b6ta- laet, amase h large speel, re produisent aussi une AAC-6' eL sont, done, , '6sistantes/t l 'amikacine.

TABLEAU l I

P h 6 n o t y p e s de r e s i s t ance conf6r6s p a r les e n z y m e s m o d i f i a n t les a m i n o s i d e s e h e z les

en t e robac t6 r i e s

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!G SIS K TO DIBNET G SIS K TO DIB

SIS K TO DIB NET (Am)

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APH 3' I.II. AAC 3.I. AAC 3.11ET AAC 2' (Providencia) AAC 3.II AAD 2" AAC 6'

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QUINOLONES

Parmi les quinolones, il convient d'abord de d i s t i n g u e r les p r o d u i t s c l a s s i q u e s , avec essent ie l lement l 'acide nal idixique et l 'acide pip~midique, pour lesquels les CMI modales sont respectivement de 2 et 1 mg/1 sur les colibacilles sensibles. Des nouvelles quinolones prdsentant une aetivit~ intrins~que net tement sup~rieure. Toutefois, des differences sont h noter selon les moldcules. Ainsi, la CMI modale est de 0,25 mg/1 pour la difloxacine, 0,12 mg/1 pour l'~noxacine et la p~floxacine, 0,06 mg/1 pour l 'ofloxacine et la no r f loxac ine et m~me 0,016 mg/1 pour la c ip ro f loxac ine (Fig. 6). Les f r~quences de r~sistance h l'acide nalidixique (CMI critique :> 8 mg/1) et h la p~floxacine (CMI > l) sont respectivement de 7 et 5 %.

La r~sis tance aux quinolones est due h des mutations chromosomiques. Les premiers travaux de Hane et Wood (3) en 1969 avaient eonclu l'existence de deux types de mutants :na l A et nal B. En 1981, Shimizu (6) en a ddcrit deux nouveaux types :na l C et hal D. Enfin, deux autres vari~tds viennent d'etre d~crites par Mitshuhashi (4) en 1986 : nor B e t nor C. La mutation nal A, la plus f r6quemment rencontr~e en clinique, est res- ponsable d'une modification de la sous-unit~ A de I'ADN gyrase, ce qui entraine une augmentation des CMI h l'ensemble des quinolones. Les CMI peuvent toutefois rester basses pour les nouveaux d~riv~s, ce qui n'implique donc pas forcOnent une

r~sistance clinique. Les mutations nal C et nal D intdressent la sous-unit~ B de la gyrase. Chez le mutant nat D, on observe une augmentation des CMI "h l'ensemble des quinolones alors que chez le mutant nal C, on note une augmentation des CMI de l'acide nalidixique, de l'acide pip~idique et de l'acide oxolinique mais une diminution pour les produits qui poss~dent un cycle pip~razine. Les mutations nal B, nor B et nor C, impliquent des modifications de p6n~tration de l 'antibiotique, li~es notamment h une diminution quantitative de certaines purines. Ces mutations de perm~abilit~ ne sont responsable que d'une faible augmentation des CMI (2 h 4 lois g~n~ralement) (4, 5).

AUTRES PRODUITS

Parmi les autres antibiotiques susceptibles d'etre actifs sur le colibacille,il convient de citer d'abord : les sulfamides,le trim~thoprime et les associations sulfamides- t r imdthoprime. 15 % des souches r~sistent simultan6ment h l'ensemble de ces pro- duits et 20 % r~sistent aux sulfamides en restant sensibles aux deux autres produits. 27 % des coli- bacilles r~sistent au chloramph~nicol , proba- blement par production d'une ac~tyltransf~rase plasmidique. Les frdquences de r~sistance sont ~lev~es vis-h-vis des t~tracyclines (40 %) et plus encore de la rifampicine (73 %). Elles sont par contre tr~s faibles vis-h-vis des nitrofuranes (4,5%) et de |a fosfomycine (1%). Enfin, il convient de citer les polymyxines pour lesquelles la sensibilit~ quasi-constante des souches n'est pas toujours corr~l~e h des r6sultats cliniques satisfaisants.

SUMMARY ANTIBIOTIC R E S I S T A N C E IN ESCHERICHIA COLI: PRESENT STATUS AN !) N EW I)EVELOPMENTS

Resistance of Escherichia col i to antibiotics appeared relatively stable between 1970 and 1986 ; a slow, but probably real, increase in amino-penicillins and cotrimoxazole resistance can be pointed out. In 1986, the frequency of resistant strains was superior or equal to 30 % for aminopenicillins, streptomycin, tetracyclines and sulfonamides ; fre- quency varied from 10 to 30 % of isolates for carboxypenicillins, ureidopenicil l ins, cephalothin and kanamycin ; it was often inferior to 10 %, especially for third gene- ration cephalosporins, other aminosides and quinolones. Some strains were resistant to cefotaxime : cephalosporinase hyperproducing mutants or strains producing a broad spectrum beta-lactamase similar to CTX- 1.

K e y - w o r d s : Escher ich ia coi l - Antibiotics resistance.

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B I B L I O G R A P H I E

1. BOURLIOUX P., AMGAR A. - Etude mult icentr ique de la survei l lance de la r6sistance h 7 ant ibiot iques de germes isol~s d ' i n f e c t i o n s u r i n a i r e s en v i l l e e t en m i l i e u hospitalier . Reunion Interdiscipl inaire de Chimioth~rapie Anti infectieuse. Paris, 4 d~cembre 1986. R~sum~ 150/C8.

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ANALYSE DE LIVRE

COMITE OMS D'EXPERTS DE L 'ONCHOCERCOSE. Troisieme rapport. Geneve, Organisation Mondiale de la Sante,

Serie des Rapports techniques n ° 752, 1987, 188 p.

Ce rapport, bilan gEnEral des progrEs recents accomplis dans la comprehension cl inique, scientifique et EpidEmiologique de I'onchocercose, fait frequemment rEfErence au Programme de lutte contre I'onchocercose en Afrique occidentale. II est le fruit des discussions d'un comite d'experts charge d'evaluer les progrEs rEalises au cours des dix derniEres annees et d'Etudier le parti qui pourrait en ~tre tire dans la pratique sur le plan du traitement et de la lutte.

Tous les aspects de la maladie,y compris son importance socio-economique, sont passes en revue. Les premiers chapitres donnent une informat ion gEnErale sur la d istr ibut ion et la prevalence de I 'onchocercose et sur ses mani festat ions cl iniques, en met tan t I 'accent sur le po ly fo rmisme geographique de la maladie. Des donnees prouvant que cette maladie se propage en AmErique latine sont egalement prEsentees. Les chapitres suivants dEcrivent les tableaux pathologiques correspondant chacune des principales formes de la maladie et font le point des connaissances actuelles en matiere d ' immunopathologie onchocerquienne. Une Etude sur les medicaments actuellement disponibles pour la chimioth~rapie est particulierement interessante sur le plan pratique. Pour chacun des medicaments en usage aujourd 'hui , le rapport recapitule les indications, les cont re- ind ica t ions, la poso log ie recommandEe, les effets secondaires et les procedures a suivre pour traiter les reactions indEsirables. II rend compte de la si tuat ion actuelle et des perspectives concernant I ' ivermect ine, un agent therapeut ique administrable par voie orale en une seule prise, qui devrait amEliorer la chimiothErapie dans le proche avenir. D'autres chapitres sont consacrEs ~ la lutte contre I'onchocercose et font le point des connaissances actuelles en ce qui concerne les vecteurs et leur repart i t ion geographique, les mEthodes de lutte antivectorielle et les methodes d'Evaluation de la transmission de la maladie et de la lutte anti-onchocerquienne. Le rapport se termine par un examen d'ensemble des lemons tirEes du Programme de lutte contre I 'onchocercose en Afr ique occidentale et par une discussion sur la contr ibut ion des soins de sante primaires a la lutte anti-onchocerquienne.

Complet mais concis, cet ouvrage constitue ~ la fois un rEsumE commode de toutes les connaissances actuelles concernant l'onchocercose et un agenda des recherches ~ entreprendre en prioritE pour ameliorer encore le traitement et la lutte.

O.M.S.

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