Les bêta-lactamines sont des antibiotiques qui ont un noyau bêta-lactame en anneau. Les sous-classes comprennent les
Céphalosporines et céphamycines (céphèmes)
Clavames
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Toutes les bêta-lactamines se lient aux enzymes nécessaires à la synthèse de la paroi cellulaire des bactéries et les inactivent.
Bêta-lactamases
Les bêta-lactamases sont une classe diverse d'enzymes produites par des bactéries qui dégradent l'anneau des bêta-lactamines, inactivant l'antibiotique bêta-lactame. Certaines bêta-lactamases sont codées par des éléments génétiques mobiles (p. ex., des plasmides); d'autres sont codés sur par les chromosomes. La production de bêta-lactamase est l'un des mécanismes de résistance les plus importants cliniquement dans le cas des bactéries pathogènes à Gram négatif. Comprendre les types les plus fréquents de bêta-lactamases produites par différents agents pathogènes peut aider à interpréter la sensibilité, à prendre des décisions thérapeutiques et à contrôler les infections.
Il existe des milliers de types différents de bêta-lactamases; plusieurs systèmes de classification existent, mais le système de classification Ambler est le plus largement utilisé. Il classe les bêta-lactamases par classe sur la base de l'homologie moléculaire. Les classes A, C et D ont un résidu sérine sur le site actif, alors que les enzymes de classe B ont du zinc sur le site actif, c'est-à-dire que ce sont des métallo-bêta-lactamases (MBL). La classe A comprend les extended-spectrum BLs (ESBLs) et les carbapénémases de Klebsiella pneumoniae (KPC), la classe B comprend les MBL (NDM, IMP et VIM), la classe C comprend l'AmpC et la classe D comprend les oxacillinases (OXA).
Classe A de la classification d'Ambler
Les bêta-lactamases à spectre étendu (Extended-spectrum beta-lactamases, BLSE), dont les enzymes TEM, SHV, CTX-M et GES, sont des enzymes codées par des plasmides principalement présentes dans Klebsiella spp, Escherichia coli, et d'autres Enterobacterales. Les ESBL peuvent hydrolyser les pénicillines à spectre étendu (p. ex., la pipéracilline), la plupart des céphalosporines (les céphamycines ne sont pas hydrolysées par la plupart des ESBL) et les monobactames.
Les carbapénémases de Klebsiella pneumoniae (KPC) sont similaires aux ESBL, si ce n'est qu'elles hydrolysent également les carbapénèmes. Ces enzymes ont d'abord émergé dans K. pneumoniae mais se sont propagées à d'autres Enterobacterales.
Classe B de la classification d'Ambler
Les métallo-bêta-lactamases (MBL), dont VIM, IMP et NDM, utilisent un ion zinc pour hydrolyser toutes les bêta-lactamines, y compris les carbapénèmes, sauf le monobactame aztréonam. Les métallo-bêta-lactamases (MBL) peuvent être codées chromosomiquement chez certains microrganismes, tels que la L1MBL de Stenotrophomonas maltophilia, ou peut être acquis comme cela peut se produire dans le cas d'une variété de microrganismes Gram négatifs, dont Klebsiella, Pseudomonas et Acinetobacter spp. Ces enzymes ne sont pas inhibées par les inhibiteurs de bêta-lactamase actuellement disponibles.
Classe C de la classification d'Ambler
Les enzymes AmpC hydrolysent la plupart des céphalosporines (sauf le céfépime), les céphamycines (p. ex., céfoxitine, céfotétan), les monobactames (p. ex., l'aztréonam) et les pénicillines. L'AmpC bêta-lactamase peut être codée par le chromosome ou le plasmide. L'expression chromosomique de l'AmpC peut être induite par certains antibactériens ou peut être exprimée de façon constitutionnelle (c'est-à-dire, surproduite) chez des mutants déréprimés. L'expression de l'AmpC codée par le plasmide est également constitutionnelle et peut se propager parmi les bactéries habituellement dépourvues de cette bêta-lactamase, telles qu'Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Proteus mirabilis. Les isolats avec expression inductible de l'AmpC peuvent initialement se révéler sensibles aux céphalosporines de 3e génération, ce qui peut compliquer les décisions thérapeutiques, en particulier pour les entérobactéries. Enterobacter cloacae, K. aerogenes, et Citrobacter freundii doivent être considérés comme porteurs d'AmpC inductible et les céphalosporines de 3e génération doivent être évitées quels que soient les résultats de lantibiogramme. Proteus vulgaris, Morganella morganii, Serratia marcescens, Providencia spp peuvent également surproduire de l'AmpC, mais l'expression cliniquement significative est moins fréquente.
Classe D de la classification d'Ambler
Les bêta-lactamases OXA hydrolysent principalement les pénicillines à spectre étroit, mais certains variants d'OXA tels que l'OXA 48 codée par plasmide peuvent hydrolyser les carbapénèmes, tout en laissant de nombreuses céphalosporines actives.
Inhibiteurs de la bêta-lactamase
Les Inhibiteurs de bêta-lactamase sont des médicaments qui bloquent l'activité de certaines bêta-lactamases et sont donc parfois associés à des bêta-lactamines. Les exemples comprennent
Clavulanate, sulbactam, tazobactam: ces médicaments bloquent les pénicillinases mais pas l'AmpC ou les carbapénémases. Ils bloquent également certaines bêta-lactamases à spectre étendu in vitro, mais la plupart des associations qui comprennent ces médicaments ne sont pas fiables cliniquement contre les producteurs de bêta-lactamases à spectre étendu. Le sulbactam a également une activité antibactérienne contre un nombre limité d'espèces bactériennes, dont Neisseria gonorrhoeae, Bacteroides fragilis, et, très important encore, A. baumanii (une bactérie avec un potentiel de résistance importante aux antimicrobiens).
Avibactam: ce médicament bloque la classe A (ESBLs, la plupart des KPC), la classe C (AmpC) et certaines classes D (OXA), mais pas les bêta-lactamases de classe B (MBL).
Relebactam et vaborbactam: ces médicaments bloquent les classes A et C mais pas les classes D et B.
Il n'existe actuellement aucun inhibiteur de bêta-lactamase actif contre les métallo-bêta-lactamases (MBL) telles que les NDM-1 (New Delhi MBL-1), les VIM (Verona integron–encoded MBLs) et les IMP (imipénème) qui peuvent inactiver tous les antibiotiques bêta-lactamines sauf l'aztréonam. Cependant, de nombreuses souches produisant des MBL produisent également d'autres bêta-lactamases capables d'hydrolyser l'aztréonam.
