Étude métagénomique dans l'épanchement parapneumonique

L'épanchement parapneumonique (EPI) est un problème clinique fréquent et grave. Parmi les patients souffrant de pneumonie communautaire, jusqu'à 57 % d'entre eux développeraient un épanchement parapneumonique (EPI) et 7,2 % développeraient un épanchement parapneumonique compliqué (EPPC) et un empyème. Les deux dernières, connues collectivement sous le nom d'infection pleurale, sont associées à un long séjour à l'hôpital, à des taux élevés d'admission en unité de soins intensifs, à une morbidité et à une mortalité graves.

La pierre angulaire du traitement de l'infection pleurale est l'administration rapide d'antibiotiques appropriés et un drainage adéquat du liquide pleural. Cependant, le choix initial des antibiotiques est presque toujours empirique et ne peut être ajusté qu'au retour de résultats microbiologiques positifs à partir du liquide pleural ou d'échantillons pertinents. En effet, la compréhension insuffisante de la bactériologie locale, du schéma de résistance aux médicaments et le manque de directives locales sur la couverture empirique des antibiotiques pour l'infection pleurale ont conduit à un comportement de prescription hétérogène des antibiotiques, qui est un facteur de risque important de l'émergence de la résistance aux médicaments (par exemple, augmentation l'incidence de Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline), les complications des traitements antibiotiques (par exemple, les infections à Clostridium difficile) et les résultats indésirables pour les patients.

La culture conventionnelle de l'épanchement pleural a été considérée comme une partie essentielle de l'algorithme de traitement, mais elle comporte deux inconvénients critiques qui peuvent limiter les soins cliniques :

1. Délai d'exécution long Bien que les résultats de la coloration de Gram puissent généralement être disponibles en un jour, les résultats finaux de la culture et le schéma de sensibilité aux antimicrobiens ne sont renvoyés qu'après cinq jours maximum. Dans le cas où l'infection pleurale n'est pas sous contrôle en attendant les résultats de la culture, les médecins augmenteraient aveuglément la couverture des antibiotiques ou procéderaient à des interventions pleurales supplémentaires, ce qui peut être évité si les résultats microbiologiques peuvent être disponibles tôt. Le retour retardé du schéma de sensibilité aux médicaments peut conduire à l'utilisation initiale d'antibiotiques discordants, ce qui s'est produit chez 17 à 24 % des patients dans deux cohortes locales
2. La culture négative du liquide pleural est courante dans l'infection pleurale Jusqu'à 40 % du liquide pleural dans l'infection pleurale n'a révélé aucun micro-organisme par culture conventionnelle, en raison d'un échec de culture d'organismes exigeants et d'un traitement antibiotique avant le prélèvement de liquide pleural. Notre groupe d'étude a constaté que 88 % des patients atteints d'empyème recevaient des antibiotiques empiriques avant toute intervention pleurale, ce qui reflétait la pratique du monde réel. Bien que l'inoculation de liquide pleural dans un flacon d'hémoculture puisse augmenter de 20 % le rendement de la culture en cas d'infection pleurale, elle est encore loin d'être satisfaisante en pratique clinique. De plus, le bilan microbiologique des échantillons non respiratoires n'est souvent pas informatif. Ainsi, l'utilisation d'antibiotiques tout au long du traitement est purement empirique chez les patients présentant une infection pleurale à culture négative. Pour pallier ce problème et le caractère souvent polymicrobien des infections, des agents à très large spectre sont actuellement préconisés. Au contraire, un manque d'informations sur les cultures bactériennes avec une couverture antibiotique inadéquate a été associé à un taux de mortalité accru.

Des études moléculaires sans culture ont été appliquées pour surmonter les insuffisances de la culture conventionnelle au cours de la dernière décennie, pour caractériser le spectre des bactéries dans l'infection pleurale et le schéma de résistance aux antibiotiques dans un court laps de temps et éclairer les décisions cliniques correctes. Le séquençage multiplex PCR (amplification en chaîne par polymérase) avec un panel de pneumonie est capable d'identifier les bactéries qui sont couramment impliquées dans la pneumonie. Cependant, l'étiologie de l'infection pleurale n'est pas complètement une réplique de la pneumonie communautaire, et limite donc son utilité. Le séquençage du gène de l'acide ribonucléique ribosomal (ARNr) 16S surpasse la méthode de culture conventionnelle en identifiant davantage de bactéries, en particulier d'anaérobies, dans le liquide pleural. Il fournit une solution à haut débit et rentable pour dépister la communauté du microbiote à la recherche d'échantillons cliniques à faible biomasse bactérienne et/ou à forte contamination génomique de l'hôte. Cependant, il a une limitation dans la détection du microbiome au niveau de l'espèce et peut introduire des biais PCR qui masquent la véritable composition de la communauté. Dyrhovden R et al ont effectué la première analyse de séquençage métagénomique en Norvège pour comprendre le spectre de la bactériologie dans l'empyème confirmé. Ils ont identifié 385 détections bactériennes, tandis que la culture en a détecté 38 (10 %) et le séquençage basé sur la PCR/Sanger du gène ARNr 16S en a détecté 87 (23 %) chez 64 patients atteints d'empyème. Ces résultats ont confirmé l'inconvénient de la méthode de culture conventionnelle et une couverture plus large des antibiotiques est nécessaire pour le traitement de l'infection pleurale. Cependant, cette étude métagénomique était de nature rétrospective, ne couvrait que les patients atteints d'empyème et ne reflétait pas le spectre complet de l'infection pleurale. Chen et al ont utilisé une étude de séquençage métagénomique avec analyse fonctionnelle et identifié deux groupes de microbiomes distincts dans l'infection pleurale, Staphylococcus aureus comme espèce principale (type HA-SA) et une communauté microbienne plus diversifiée (type LA-SA), qui est différente de le schéma bactériologique habituel trouvé dans les études de Hong Kong. Ils ont également identifié le résistome des bactéries, y compris la résistance à la tétracycline et aux bêta-lactamines, ce qui est important pour guider le régime antibiotique approprié dans la phase de traitement initiale. L'interprétation de ces deux études était limitée car les auteurs n'ont pas corrélé les résultats microbiologiques avec les résultats cliniques des patients. Récemment, Kanellakis et al ont confirmé la nature principalement polymicrobienne de l'infection pleurale par analyse de séquençage métagénomique de l'ARNr 16S, avec un spectre bactérien diversifié. Ils ont également identifié un spectre bactériologique distinct dans les cas polymicrobiens et monomicrobiens et ont corrélé la bactériologie avec les résultats cliniques.

Étant donné que des différences géographiques dans la bactériologie de l'infection pleurale peuvent exister et que des études antérieures n'ont pas traduit les technologies modernes de séquençage moléculaire pour affiner l'utilisation initiale d'antibiotiques, une étude prospective locale reliant les résultats de laboratoire et cliniques utilisant des méthodes de séquençage métagénomique plus larges est souhaitée. Nous émettons l'hypothèse que l'amplicon du gène de l'ARNr 16S et le séquençage métagénomique du fusil de chasse ont un taux de détection des bactéries dans le liquide pleural et une identification des modèles de résistance aux antibiotiques plus élevés que la culture conventionnelle chez les patients atteints d'une infection pleurale. Les résultats des deux méthodes de séquençage moléculaire sont complémentaires et peuvent guider le traitement antibiotique initial, minimiser l'émergence de la résistance aux médicaments, corréler le spectre microbiologique avec les résultats cliniques et préparer une étude à grande échelle à l'échelle du territoire en intégrant la technologie moléculaire dans le prise en charge de l'infection pleurale. Le court délai d'exécution rend également cette technologie attrayante pour les médecins et profite finalement au patient en améliorant la qualité des soins. Comme les performances diagnostiques, les exigences techniques et le coût des deux méthodes de séquençage moléculaire sont différents, cette étude fournira des informations fondamentales et guidera leur utilisation en milieu clinique.

La pathogenèse de l'infection pleurale d'origine communautaire est controversée. La croyance conventionnelle de la transmigration des bactéries à travers le parenchyme pulmonaire vers la cavité pleurale a été remise en question par (1) un spectre différent d'agents pathogènes responsables de la pneumonie et de l'infection pleurale, (2) l'absence de preuves radiologiques de pneumonie et (3) les anaérobies sont fréquemment trouvés dans la culture du liquide pleural mais sont rares dans le parenchyme pulmonaire normal en raison de la tension élevée en oxygène. Par conséquent, comprendre la source ultime des agents pathogènes et comprendre leur voie d'entrée dans l'espace pleural est une étape critique dans la prévention et le traitement de l'infection pleurale. Actuellement, il existe très peu de preuves associant le microbiote du liquide pleural de l'infection pleurale et ceux de la cavité buccale et du tractus gastro-intestinal.

L'objectif de l'étude est de caractériser le spectre complet des bactéries responsables de l'infection pleurale et de comparer les performances diagnostiques de l'identification des agents pathogènes entre la culture conventionnelle, l'amplicon du gène ARNr 16S et le séquençage métagénomique shotgun. Le schéma de résistance aux antimicrobiens des bactéries responsables, les résultats cliniques de l'infection pleurale seront également comparés entre les groupes, classés par le schéma de bactériologie identifié par différentes méthodes.