CAPET biologie externe 2021, épreuve 2, option biochimie-génie biologiqueSujet et rapport du jury

CAPET
CONCOURS EXTERNE

SECONDE ÉPREUVE

Résistance aux antibiotiques

• -illustrer l'évolution des techniques de détection de l'antibiorésistance, en soulignant leurs apports et leurs limites ;
• -expliquer les stratégies pouvant être développées pour pallier les échecs de l'antibiothérapie. Dégager les intérêts thérapeutiques et sociétaux de ces alternatives.

Sommaire des documents

• 1a - Évolution comparée de la découverte des antibiotiques et de l'apparition des résistances
• 1b - Évolution en Europe des résistances bactériennes vis à vis des céphalosporines de 3^(me) génération
• 1c - Projection du nombre de morts dus à l'antibiorésistance en 2050

• 2a - Extrait CASFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) v1.0 janvier 2019 (p42) sur les entérobactéries
• 2b - Extrait de la feuille de résultats ATB UR biomérieux (Ref 14339)
• 2c - Bandelette M.I.C.Evaluator d'Oxoid bandelette contenant un gradient prédéfini et continu de 15 concentrations d'antibiotique (TE : tétracycline ; CIP : ciprofloxacine)

• 3a - Détection présomptive des entérobactéries productrices de Bêta-Lactamase à Spectre Étendu (BLSE) avec une gélose CHROMID® BLSE (Biomérieux) après 18 heures d'incubation
• 3b - Recherche des carbapénémases par le test CarbaNP
• 3c - Recherche de Staphylococcus aureus méticilline résistant (SARM) par le « MRSA screen test »
• 3d - Détection de la PLP2a chez S. aureus avec le test immunochromatographique « Alere ^(TM) PBP2a SA Culture Colony Test »

• 4a - Quelques tests commerciaux pour le diagnostic moléculaire des septicémies. Adapté de Mancini et al. (2010)
• 4b - Exemple de puce à ADN utilisée pour identifier les gènes de résistance présents chez Klebsiella : « Check-MDR CT102 » pour la détection rapide de β-lactamases à spectre étendu (TEM, SHV, and CTX-M) et de carbapénémases (KPC, OXA-48, VIM, IMP, et NDM-1)
• 4c - Identification des staphylocoques et détection du gène mecA par PCR multiplex

• 5a - Effets de phages individuels et en cocktail (mélange de phages) sur une population bactérienne mixte résistante au méropénem et à la colistine (antibiotiques de dernier recours)
• 5b - Etude de l'activité lytique des phages en présence d'antibiotiques sur une souche d'E. coli MFP sensible au phage φ MFP

• 6a - Mode d'action du belzotoxumab
• 6b - Effet du belzotoxumab sur le taux de récidive à 30 jours des infections à Clostridium difficile

• 7a - Mode d'action des PAM (Peptide AntiMicrobien) et des SNAPP (Structurally Nano engineered Antimicrobial Polypeptide Polymers)
• 7b - Activité d'un peptide antimicrobien, la clavanine, suite à une infection par S.aureus

• 8a - FMT (Fecal Microbiota Transplantation) for patients with recalcitrant CDI
• 8b - Comparaison de la FMT et de l'antibiothérapie (fidaxomicine et vancomycine) sur les infections à C. difficile

INFORMATION AUX CANDIDATS

• Concours externe du CAPET de l'enseignement public :

Document 1 : Évolution de l'antibiorésistance

Antibiotic deployment

1b : Évolution en Europe des résistances bactériennes vis à vis des céphalosporines de 3^(ème) génération

Source : Surveillance of antimicrobial resistance in Europe 2004 et 2017 (www.ecdc.europa.eu)

1c : Projection du nombre de morts dus à l'antibiorésistance en 2050

• 2a : Extrait CASFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) v1.0 janvier 2019 (p42) sur les entérobactéries

  Céphalosporines	Concentrations critiques (mg/L)		Charge du disque	Diamètres critiques (mm)
  	S ≤	R >	(μg)	S 2	R <
  Céfaclor	-	-		-	-
  Céfadroxil (cystites)	16	16	30	12	12
  Céfalexine (cystites)	16	16	30	14	14
  Céfazoline	-	-		-	-
  Céfépime	1	4	30	27	21

• 2b : Extrait de la feuille de résultats ATB UR biomérieux (Ref 14339)

  ATB UR			REF	14339
  Origine
  	c	R / I / S		c C mg/l
  	○
  				4-16
  	○
  	○			16-64
  	○			8-32
  	○			1
  	○			8

• 2c : Bandelette M.I.C.Evaluator d'Oxoid : bandelette contenant un gradient prédéfini et continu de 15 concentrations d'antibiotique (TE : tétracycline ; CIP : ciprofloxacine)
  

  

Document 3 : Les méthodes phénotypiques complémentaires

Isolement et détection des BLSE grâce à une base nutritive additionnée à un mélange d'antibiotiques, dont le Cefpodoxime (céphalosporine de 3^(ème) génération, marqueur de choix de ce mécanisme de résistance). Identification immédiate et directe des entérobactéries les plus fréquentes, après 18 à 24 heures d'incubation.

• -Escherichia coli : coloration rose à bordeaux des souches productrices de β-glucuronidase
• -Proteus, Providencia, Morganella : coloration brune à marron des souches exprimant une désaminase.
• -Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter : coloration verte-bleue à verte-brune des souches productrices de β glucosidase
• -Inhibition sélective des bactéries Gram positif et des levures

3b : Recherche des carbapénémases par le test CarbaNP

• -L'oxacilline et la méticilline font parties des pénicillines M.
• -Le gène mecA de S.aureus code pour une protéine à l'origine de la résistance à la méticilline

La famille des β-Lactamines est privilégiée pour le traitement des infections à staphylocoques. La détection précise et rapide des staphylocoques résistants à la méticilline (SARM) est une étape clé dans la prise en charge des patients infectés.
Alere™ PBP2a SA Culture Colony Test permet de détecter en 5 minutes l'expression de la PLP2a codée par le gène mecA chez S. aureus directement à partir d'une culture primaire.
Ce test utilise des anticorps monoclonaux recombinant (rFab) détectant spécifiquement la PLP2a.
Au niveau des lignes Sample et Control de la bandelette, sont fixés respectivement des anticorps anti PLP2a et des anticorps anti Ac générique.

Document 4 : Les méthodes génotypiques

FIG. 1. Typical DNA microarray pictures obtained with the Check-MDR CT102 microarray setup. This format uses a DNA microarray fixed at the bottom of a microreaction vial. The microarray consists of unique complementary (cZIP) oligonucleotides targeting individual probes. When hybridization of the PCR-amplified ligation products to the microarray is complete, colorimetric detection of the positive reactions is initiated. Panels in the array are outlined. Each panel defines the typing results of one strain and consists of control spots and specific marker spots, which are numbered from 1 to 96. (A) Theoretical display of the array probes for strain 1 (panel I), strain 2 (panel II), and strain 3 (panel III). (B) Array results for K. pneumoniae HPA-1 ([9]; (OXA-48, SHV-1, TEM-1, CTX-M-15; panel I), K. pneumoniae Afr 2 ([22]; NDM-1, SHV-1, TEM-1, CTX-M-15, CMY-2; panel II), and K. pneumoniae 16 ([10]; KPC-2, SHV-1 CTX-M-15; panel III). HybC, hybridization control; CTR, control; negC, negative control; DNAC, DNA control.

Fig. 1 - Electrophoresis gel (3% agarose) of the products of multiplex amplification in blood cultures for the detection of Staphylococcus spp. and the mecA gene. Lane 1: 100-2000 bp Ladder; lane 2: ATCC 33591 (mecA-positive S. aureus); lane 3: ATCC 25923 (mecA-negative S. aureus); lane 4: ATCC 12228 (mecA-negative S. epidermidis); lane 5: negative control; lanes 6 and 7: mecA-positive S. aureus isolate; lanes 8 and 9: mecA-negative CoNS isolate; lane 10: mecA-negative S. aureus isolate.

Fig. 2 - Sensitivity of multiplex PCR. Electrophoresis gel showing the amplification of different dilutions of CoNS and S. aureus. Lane 1: 100-2000 bp molecular weight marker; 2: mecA-positive S. aureus ATCC; 3: S. epidermidis ATCC; 4: CoNS 10^(− 7) dilution (10CFU/mL); 5 : 10^(− 6)(10^2 CFU/mL); 6 : 10^(− 5)(10^3 CFU/mL); 7 : 10^(− 4)(10^4 CFU/mL); 8 : 10^(− 3)(10^5 CFU/mL); 9 : 10^(− 2) (10 ^6 CFU/mL ); 10: 10^(− 1)(10^7 CFU/mL), 11: S. aureus 10^(− 7) dilution (10 CFU/mL); 12: 10^(− 6)(10^2 CFU/mL); 13 : 10^(− 5)(10^3 CFU/mL); 14 : 10^(− 4)(10^4 CFU/mL); 15 : 10^(− 3)(10^5 CFU/mL); 16 : 10^(− 2)(10^6 CFU/mL); 17 : 10^(− 1)(10^7 CFU/mL); 18 : 100 − 2000bp molecular weight marker.

Document 5 : La phagothérapie

5a : Effets de phages individuels et en cocktail (mélange de phages) sur une population bactérienne mixte résistante au méropénem et à la colistine (antibiotiques de dernier recours)

5b : Etude de l'activité lytique des phages en présence d'antibiotiques sur une souche d'E. coli MFP sensible au phage φ MFP

Document 6 : Les anticorps monoclonaux

6a : Mode d'action du belzotoxumab

belzotoxumab

• 1.belzotoxumab injecté dans la circulation sanguine
• 2.cellules lésées de l'épithélium intestinal
• 3.toxine B de Clostridium difficile

Source : d'après Merckconnect.com adapté de Zhang Z et al. Infect Immun. 2015;83(1):405-416
6b : Effet du belzotoxumab sur le taux de récidive à 30 jours des infections à Clostridium difficile

Document 7 : Les peptides antimicrobiens

7a : Mode d'action des PAM (Peptide AntiMicrobien) et des SNAPP (Structurally Nano engineered Antimicrobial Polypeptide Polymers)

SNAPP appear to pose no threat to healthy tissue, they only attack bacteria. This is in marked contrast to antibiotics that are known to have unpleasant side-effects under certain conditions because they damage both bacteria and healthy tissue.

Source : Science Research Communication, Alex Sarkis, Feb 62017
7b : Activité d'un peptide antimicrobien, la clavanine, suite à une infection par S.aureus

Dans ces expériences, le PBS sert de témoin.
Source : d'après Silva ON, de la Fuente-Núñez C, Haney EF, et al. An anti-infective synthetic peptide with dual antimicrobial and immunomodulatory activities. Sci Rep. 2016;6:35465. Published 2016 Nov 2.
doi:10.1038/srep35465

Document 8 : La transplantation fécale utilisée pour traiter les infections récurrentes par des souches de Clostridium difficile

8a : FMT (Fecal Microbiota Transplantation) for patients with recalcitrant CDI

64 patients with rCDI

Week 8 resolution rates

• -une partie Scientifique (S) pose les concepts en amont des applications biotechnologiques,
• -une partie Technologique (T) présente les concepts et savoir-faire spécifiques des activités technologiques et expérimentales du laboratoire de biotechnologies ;
• -une partie transversale au Laboratoire (L) présente différentes approches communes à toutes les activités.

• S3 - Propriétés de l'ADN et réplication
• S4 - Microorganismes et domaines d'application des biotechnologies

• L2 - Pratiquer une démarche de prévention des risques au laboratoire de biotechnologies
• L3 - Obtenir des résultats de mesure fiables
• L4 - Mobiliser les outils numériques en biotechnologies

• T2 - Cultiver des micro-organismes, suivre ou limiter leur croissance
• T9 - Utiliser les technologies de l'ADN

T2.3 Les agents antimicrobiens inhibiteurs de la croissance
Classer les agents antimicrobiens en agents physiques et agents chimiques. Identifier, à l'aide de documents, des modes d'action d'agents antimicrobiens.	-Microbicide / microbiostatique. -Antibiotique. -Antiseptique. -Désinfectant.	Identification des différents types d'agents antimicrobiens dans la composition de produits d'utilisation courante.
Exploiter les résultats d'un antibiogramme pour proposer un antibiotique adapté à la souche bactérienne à neutraliser.	-Concentration critique. -Spectre d'action. -Méthode standardisée. -Sensibilité. -Résistance.	- Mise en œuvre d'un antibiogramme dans des conditions de standardisation. Étude de l'influence des paramètres de standardisation sur les résultats d'un antibiogramme.
Identifier, à l'aide de documents, des cibles cellulaires des antibiotiques. Justifier l'usage raisonné des antibiotiques.	-Résistance naturelle / résistance acquise. -Bactéries multirésistantes.	□ Comparaison des parois Gram + et Gram - pour mettre en évidence la résistance naturelle aux pénicillines. □ Comparaison de résultats d'antibiogrammes d'une bactérie sauvage et d'une souche multirésistante. Exploitation d'articles scientifiques.

T9.2 Amplification d'un fragment d'ADN par une technique de PCR
Distinguer, selon les objectifs et le contexte, une PCR préparative d'une PCR	-Gène d'intérêt. -Séquence-cible. -Amorces.	Analyse des objectifs et des modes opératoires de PCR dans
analytique. Déterminer le rôle de chaque composant du réactif de PCR en lien avec les mécanismes de réplication.	- Spécificité*.	différents contextes.
Repérer les étapes des réactions d'un cycle de PCR à partir d'une procédure. Expliquer l'intérêt de la répétition des cycles de PCR.	-Dénaturation. -Hybridation. -Élongation. -Amplification -Amplicon.	围 Prévision du nombre théorique d'amplicons en fonction du nombre de cycles. ⇔ Mathématiques. Réalisation d'une PCR en bain thermostaté ou à l'aide d'un thermocycleur. ⇔Module T5.
Mettre en œuvre une technique de PCR en respectant les points critiques.	- Marche en avant.