Carbapénèmes et Monobactames

Les carbapénèmes et les monobactames constituent deux sous-classes supplémentaires de bêta-lactamines. Les carbapénèmes possèdent un atome de carbone à la place du soufre cyclique habituel et une chaîne latérale trans-hydroxyéthyle distinctive, ce qui leur confère un large spectre d'activité et une stabilité remarquable face à de nombreuses bêta-lactamases. Les monobactames, dont l'aztréonam est un exemple, présentent un noyau bêta-lactame monocyclique sans second cycle fusionné et agissent sélectivement sur les bactéries aérobies à Gram négatif.

Definition

Les carbapénèmes sont des bêta-lactamines bicycliques dotées d'un noyau carbapénème et présentant une activité à large spectre, stable aux bêta-lactamases; les monobactames sont des bêta-lactamines monocycliques actives principalement contre les bactéries aérobies à Gram négatif. Les deux inactivent les protéines de liaison à la pénicilline (PLP) via le mécanisme commun des bêta-lactamines.

Scope

Ce sujet aborde les caractéristiques structurelles des carbapénèmes et des monobactames, le fondement du large spectre d'activité et de la stabilité aux bêta-lactamases des carbapénèmes, la spécificité étroite des monobactames envers les bactéries à Gram négatif, ainsi que l'émergence de la résistance médiatisée par les carbapénémases. Il s'agit d'une vue d'ensemble de référence, sans visée prescriptive.

Core questions

• Quelles caractéristiques structurelles confèrent aux carbapénèmes leur large spectre et leur stabilité aux bêta-lactamases ?
• Pourquoi l'activité de l'aztréonam est-elle largement limitée aux bactéries aérobies à Gram négatif ?
• Que sont les carbapénémases et pourquoi sont-elles importantes ?

Key concepts

• Noyau carbapénème
• Chaîne latérale trans-hydroxyéthyle
• Bêta-lactame monocyclique
• Aztréonam
• Activité à large spectre
• Stabilité aux bêta-lactamases
• Carbapénémases
• Agents de réserve (de dernier recours)

Mechanisms

Les deux sous-classes inactivent les protéines de liaison à la pénicilline (PLP) par le mécanisme commun des bêta-lactamines. Le remplacement du soufre du noyau pénam par un atome de carbone et la présence de leur chaîne latérale trans-hydroxyéthyle confèrent aux carbapénèmes une stabilité inhabituelle à l'hydrolyse par la plupart des bêta-lactamases à sérine et un large spectre d'activité englobant de nombreux organismes à Gram positif, à Gram négatif et anaérobies, ce qui en a fait d'importants agents de réserve (Papp-Wallace et al., 2011; Bush & Bradford, 2016). Les monobactames sont dépourvus d'un second cycle fusionné; l'aztréonam se lie préférentiellement à la PLP3 des bactéries aérobies à Gram négatif, ce qui explique son spectre étroit et sa stabilité à de nombreuses bêta-lactamases, tout en épargnant une grande partie de la flore à Gram positif et anaérobie. La résistance aux carbapénèmes est largement due aux enzymes carbapénémases — incluant les carbapénémases à sérine (par exemple, KPC) et les métallo-bêta-lactamases (par exemple, NDM-1) — souvent associée à une perte de porines (Walsh et al., 2011; Bush & Bradford, 2016).

Clinical relevance

Les carbapénèmes sont des bêta-lactamines de référence de dernier recours pour les infections graves, et les monobactames illustrent comment une bêta-lactamine à cycle unique peut présenter un profil étroit, ciblant les bactéries à Gram négatif; les deux sont essentiels à l'enseignement de la gestion des antimicrobiens et de la résistance. Cette entrée décrit les classes à des fins d'orientation pédagogique et ne constitue pas une source de recommandations posologiques ou thérapeutiques.

Epidemiology

La propagation des Enterobacterales productrices de carbapénémases est une préoccupation majeure en matière de résistance à l'échelle mondiale; le cadre ESKAPE de l'IDSA a mis en évidence les pathogènes à Gram négatif résistants aux carbapénèmes comme une lacune prioritaire (Boucher et al., 2009), et la dissémination internationale des métallo-bêta-lactamases telles que NDM-1 a souligné la rapidité avec laquelle la résistance aux carbapénèmes peut se propager entre les régions (Walsh et al., 2011).

Evidence & guidelines

L'utilisation et la déclaration concernant les carbapénèmes et les monobactames reposent sur des tests de sensibilité standardisés et des points de rupture établis par des organismes tels que l'EUCAST et le CLSI, et la surveillance de l'épidémiologie des carbapénémases éclaire les priorités en matière de gestion des antimicrobiens; cette vue d'ensemble résume les propriétés des classes plutôt que des lignes directrices spécifiques.

History

Les carbapénèmes sont issus du produit naturel thiénamycine, dont l'instabilité a conduit au développement de l'imipénem et, plus tard, d'agents plus stables tels que le méropénem (Papp-Wallace et al., 2011). Les monobactames ont été développés à partir de l'échafaudage bêta-lactame monocyclique naturel, donnant l'aztréonam comme agent sélectif des bactéries à Gram négatif. En quelques décennies, les carbapénémases — incluant KPC et la métallo-enzyme NDM-1 — ont émergé et se sont propagées, érodant le statut d'agents de réserve des carbapénèmes (Walsh et al., 2011).

Key figures

• Krisztina Papp-Wallace
• Robert Bonomo
• Helen Boucher
• Timothy Walsh

Seminal works

• papp-wallace-2011
• walsh-2011-ndm

Frequently asked questions

Pourquoi les carbapénèmes sont-ils souvent décrits comme des antibiotiques de réserve à large spectre ?

Leur noyau carbapénème et leur chaîne latérale les rendent stables à la plupart des bêta-lactamases à sérine et actifs contre un large éventail de bactéries, c'est pourquoi ils sont fréquemment gardés en réserve pour les infections graves ou résistantes.

En quoi l'aztréonam diffère-t-il des autres bêta-lactamines ?

L'aztréonam est un monobactame ne possédant qu'un seul cycle bêta-lactame; il agit sélectivement sur les bactéries aérobies à Gram négatif et n'a pas d'activité significative contre les organismes à Gram positif et les anaérobies.