Nous présentons ici le principe, la structure et l’instruction du système intelligent de test de sensibilité antimicrobienne à haut débit / criblage des phages. Son application est illustrée par l’utilisation de Salmonella isolée de volailles dans le Shandong, en Chine, à titre d’exemple. L’indice Lar est calculé, et son importance dans l’évaluation de la résistance aux antimicrobiens est discutée de manière approfondie.
Afin d’améliorer l’efficacité des tests de sensibilité aux antimicrobiens (AST) et du criblage à haut débit des phages pour les bactéries résistantes et de réduire le coût de détection, un système intelligent de criblage AST/phages à haut débit, comprenant un inoculateur matriciel à 96 points, un convertisseur d’acquisition d’images et le logiciel correspondant, a été développé selon les critères AST et les points de rupture de résistance (R) formulés par le Clinical & Laboratory Standards Institute (CLSI). L’AST et les statistiques de distribution de la concentration minimale inhibitrice (CMI) (de R/8 à 8R) de 1 500 souches de Salmonella isolées de volailles dans le Shandong, en Chine, contre 10 agents antimicrobiens ont été réalisées par le système intelligent de criblage AST/phages à haut débit. L’indice Lar, qui signifie « moins d’antibiose, moins de résistance et résiduel jusqu’à peu d’antibiose », a été obtenu en calculant la moyenne pondérée de chaque CMI et en divisant par R. Cette approche améliore la précision par rapport à l’utilisation de la prévalence de la résistance pour caractériser le degré de résistance aux antimicrobiens (RAM) des souches hautement résistantes. Pour les souches de Salmonella présentant une résistance aux antimicrobiens élevée, les phages lytiques ont été efficacement criblés à partir de la bibliothèque de phages par ce système, et le spectre de lyse a été calculé et analysé. Les résultats ont montré que le système intelligent de criblage AST/phages à haut débit était opérationnel, précis, très efficace, peu coûteux et facile à entretenir. Combiné au système vétérinaire de surveillance de la résistance aux antimicrobiens du Shandong, le système était adapté à la recherche scientifique et à la détection clinique liée à la résistance aux antimicrobiens.
Les agents antimicrobiens ayant été largement utilisés pour prévenir les maladies infectieuses bactériennes, la résistance aux antimicrobiens (RAM) est devenue un problème de santé publique mondial1. La lutte contre la résistance aux antimicrobiens est actuellement la mission principale de surveillance de la résistance aux antimicrobiens des agents pathogènes épidémiologiques et de la thérapie synergique des agents antimicrobiens sensibles et des bactériophages lytiques2.
Les tests de sensibilité aux antimicrobiens (AST) in vitro sont le pilier de la surveillance du traitement et de la détection du niveau de résistance aux antimicrobiens. Il s’agit d’une partie importante de la pharmacologie antimicrobienne et de la base essentielle de la médication clinique. Le Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) des États-Unis et l’European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) ont formulé et révisé les critères internationaux de l’AST et modifié et complété en permanence les méthodes AST et les points de rupture pour déterminer la CMI d’une certaine combinaison « organisme-agent antimicrobien » comme sensible (S), résistante (R) ou intermédiaire (I)3, 4. Le
Des années 1980 aux années 1990, les instruments automatiques de dilution du micro-bouillon ont été rapidement développés et appliqués à la pratique clinique, avec des exemples tels que Alfred 60AST, VITEK System, PHOENIXTM et Cobasbact 5,6,7. Cependant, ces instruments étaient coûteux, nécessitaient des consommables coûteux et leurs plages de détection étaient conçues pour les médicaments cliniquesdes patients 5,6,7. Pour ces raisons, ils ne sont pas adaptés à l’examen clinique vétérinaire et à la détection de grandes quantités de souches hautement résistantes. Dans cette étude, un système intelligent de criblage AST/phages à haut débit, comprenant un inoculateur matriciel à 96 points (Figure 1), un convertisseur d’acquisition d’images (Figure 2) et le logiciel correspondant8, a été mis au point pour effectuer une AST pour un lot de souches bactériennes contre plusieurs agents antimicrobiens à la fois par la méthode de dilution sur gélose. De plus, le système a également été utilisé pour détecter et analyser les schémas de lyse des phages contre les bactéries résistantes aux antimicrobiens9, et les phages lytiques ont été sélectionnés efficacement dans la bibliothèque de phages. Ce système s’est avéré efficace, abordable et facile à utiliser.
Figure 1 : Schéma structurel de l’inoculateur matriciel à 96 points. 1 : Plaque d’épingle d’inoculation ; 2 : Opérateur mobile ; 3 : Bloc de semences ; 4 : Plaque incubée ; 5 : Base ; 6 : Poignée de commande ; 7 : Goupille de limite. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Schéma structurel du convertisseur d’acquisition d’images. 1 : Coquille ; 2 : Écran d’affichage ; 3 : Salle d’acquisition d’images ; 4 : Base de la carte de détection ; 5 : Panneau de détection à l’intérieur et à l’extérieur de l’entrepôt ; 6 : Panneau de commande ; 7 : Dispositif de conversion d’acquisition d’images ; 8 : Source de lumière ; 9 : Scanner d’images. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
La méthode de dilution de la gélose est bien établie et largement utilisée. Le principe du système AST à haut débit était celui de la méthode de dilution sur gélose. L’une des étapes critiques du protocole a été le transfert précis à haut débit de 96 inocula en une seule fois, qui a été effectué plusieurs fois de suite. Pour compléter cette étape critique, les broches de l’inoculateur matriciel à 96 points étaient uniformes et très lisses. Le dépôt naturel de chaque broche était d’un volu…
The authors have nothing to disclose.
Ces travaux ont été financés par le Projet national de recherche et de développement clé (2019YFA0904003) ; Système industriel agricole moderne dans la province du Shandong (SDAIT-011-09) ; Projet d’optimisation de la plate-forme de coopération internationale (CXGC2023G15) ; Principales tâches d’innovation du projet d’innovation en sciences et technologies agricoles de l’Académie des sciences agricoles du Shandong, Chine (CXGC2023G03).
96 well culture plate | Beijing lanjieke Technology Co., Ltd | 11510 | |
96-dot matrix AST image acquisition system | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
96-dot matrix inoculator | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | N/A | Patented product |
Agar | Qingdao hi tech Industrial Park Haibo Biotechnology Co., Ltd | HB8274-1 | |
Amikacin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | A857053 | |
Amoxicillin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | A822839 | |
Ampicillin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | A830931 | |
Analytical balance | Sartorius | BSA224S | |
Automated calculation software for Lar index of AMR | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
Bacteria Salmonella strains | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | N/A | Animal origin |
Bacterial resistance Lar index certification management system V1.0 | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
Ceftiofur | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | C873619 | |
Ciprofloxacin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | C824343 | |
Clavulanic acid | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | C824181 | |
Clean worktable | Suzhou purification equipment Co., Ltd | SW-CJ-2D | |
Colistin sulfate | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | C805491 | |
Culture plate | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | N/A | Patented product |
Doxycycline | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | D832390 | |
Enrofloxacin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | E809130 | |
Filter 0.22 μm | Millipore | SLGP033RB | |
Florfenicol | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | F809685 | |
Gentamicin | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | G810322 | |
Glass bottle 50 mL | Xuzhou Qianxing Glass Technology Co., Ltd | QX-7 | |
High-throughput resistance detection system V1.0 | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
Image acquisition converter | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | N/A | Patented product |
Meropenem | Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd | M861173 | |
Mueller-Hinton agar | Qingdao hi tech Industrial Park Haibo Biotechnology Co., Ltd | HB6232 | |
Petri dish 60 mm x 15 mm | Qingdao Jindian biochemical equipment Co., Ltd | 16021-1 | |
Petri dish 90 mm x 15 mm | Qingdao Jindian biochemical equipment Co., Ltd | 16001-1 | |
Salmonella phages | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | N/A | |
Shaker incubator | Shanghai Minquan Instrument Co., Ltd | MQD-S2R | |
Turbidimeter | Shanghai XingBai Biotechnology Co., Ltd | F-TC2015 | |
Varms base type library system V1.0 | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
Vertical high-pressure steam sterilizer | Shanghai Shen'an medical instrument factory | LDZX-75L | |
Veterinary pathogen resistance testing management system | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright | |
Veterinary resistance cloud monitoring and phage control platform V1.0 | Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences | In-house software copyright |