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Antibiogramme
P.L. TOUTAIN
ECOLENATIONALEVETERINAIRE
T O U L O U S E
Update mai 2013
Pour aller sur notre site si vous avez récupéré nos dia ailleurs
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L’antibiogramme
1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique
3
• Rechercher, in vitro , la sensibilité d'une souche bactérienne aux antibiotiques et exprimer le résultat de façon utile pour le clinicien en termes de sensibilité ou de résistance vis à vis des résultats cliniques attendus
L’antibiogramme est un test (Antimicrobial Susceptibility Testing ou AST en anglais)
Objectif de l'antibiogramme
4
L’antibiogramme
1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique
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Technique des disques
6
Disc
complete inhibition
delayedgrowth
partial inhibi-
tion
stimulated growth
AGAR MEDIUM
Lorian, p18
Croissance bactérienneautour d'un disque
8
La réalisation d’un antibiogramme exige une standardisation rigoureuse des méthodes pour être
reproductible et utilisable(recommandations précises par les organisations
normatives type CLSI ou EUCAST)et il est impossible d’utiliser les normes
interprétatives d’un organisme normatif comme le CLSI si l’antibiogramme n’est pas réalisé selon les
recommandations de cet organisme
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Ne peut apporter d'information utile que sur des souches bactériologiquement pures et étiologiquement sûres Même si l'isolement est polymicrobien la souche testée•Doit être pure - comment identifier les coli à potentialité pathogène des autres coli ? - germes difficiles à cultiver•Etiologie sûre - prélever sur animaux vivants et non morts - vérifier qu'aucun traitement antibiotique n'a été administré à l'animal prélevé
Réalisation de l'antibiogramme
12
Sensibilité in vitro à l’amoxicilline et la gentamicine de 20
isolats différents de E Coli provenant du même prélèvement
On notera l’hétérogénéité des résultats suggérant que la population responsable de l’infection n’est pas homogène mais se présente plutôt comme un mélange avec des germes ayant des CMI individuelles allant de 1 à 10
Walker: antimicrobial susceptibility testing ; Page 13
14
Résultats: une zone d'inhibition (diamètre) • dépend de la sensibilité du germe • à la limite de la zone d'inhibition, les concentrations en antibiotique sont égales à la CMI
• Courbe de concordance entre le diamètre d'inhibition et les CMI
Réalisation de l'antibiogramme
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Relation entre une zone d’inhibition et la CMI:
Les courbes de concordance
17
128
32
8
2
0.5
0.06
6 10 20 30 40Zone diameters
(mm)
MIC (µg/ml)
Ampicillin 10 µg
Lorian, p37
Droite de concordance
On notera l’extrême dispersion des diamètres pour une CMI donnée ce qui veut dire qu’un antibiogramme est peu précis pour informer sur une CMI
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L’antibiogramme
1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique
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Objectifs de l’interpretation de l'antibiogramme:
assister le thérapeute à choisir un antibiotique pour le germe
responsable de l’infection en le classant en sensible (S), intermédiaire
(I) ou résistant (R) vis-à-vis d’un traitement antibiotique
21
Antibiogramme
• Du point de vue du clinicien, les antibiogrammes sont des « tests » pour lesquels ils sont en droit d’exiger de connaître les performances prédictives comme pour tout test biochimique etc.
• Actuellement pas de validation clinique des performances des antibiogrammes
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In vitro sensitivity of coliform pathogens in the udder and the outcome of treatment for clinical mastitis
• Antibiotic : sulphonamide / TMP
E. colin= 228
Sensitive (72.4)
Resistant (27.6%)
Cure 89.1%no cure 10.9%
Cure 74.6%no cure 25.4%
Odds ratio : 2.75 ; IC95 (1.29-5.8)(rapport des cotes)
Spighel, Vet. Rec. 1998, 7: 135
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In vitro sensitivity of pathogens in the udder and the outcome of treatment for clinical and subclinical mastitis
• Antibiotic : cephalothin
Pathogensn= 187
Sensitive (72.4)
Resistant (27.6%)
Cure 82%no cure 18%
Cure 75%no cure 25%
Apparo et al 2008 J dairy Sci
24
Vitesse de guérison similaire pour des mammites dues à des germes classés comme sensibles ou résistants
(traitement avec de la céphapirine ou de l’oxytétracycline
25
Clinical success & value of susceptibility test
26
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La règle des 90-60%
• Pour de nombreuses infections, il a été montré que le pourcentage de succès clinique était de 90% pour les germes déclarés sensibles et de 60% pour les germes déclarés résistants
• Nous n’avons pas de tests prédictifs de la résistance clinique
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Performances de l’antibiogramme:
• Propriétés intrinsèques
– Sensibilité
– Spécificité
• Propriétés extrinsèques: les probabilité post-test
– Valeur prédictive positive(VPP)
– Valeur prédictives négative (VPN)
• Elles dépendent des propriétés intrinsèques du test (spécificité et sensibilité) et de la prévalence des pathogène sensibles et résistants
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L’antibiogramme: validité clinique
• L’utilité clinique de l’antibiogramme dépend de sa valeur prédictive (VP)
• VP est rarement rapportée dans les essais cliniques
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Valeur prédictive positive et négative d’un antibiogramme
Résultat ATB
Sensibilité Clinique
OUI Succès
NON Echec
VP:
Valeurs prédictives
SENS Vrai
SENS
Faux
SENS
VP SENS:
Proba(succès)/SENS
RES Faux
RES
Vrai
RES
VP RES:
Proba(échec)/RES
VP sensible = P (succès/sensible) = VS / (VS+FS)VP résistant = P (échec /résistant) = FR / (FR+VR)
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Predictive value of susceptibility test
Clin
ica
l re
sp
on
se
PVs = predictive value of SPVr = predictive value of R
Pourquoi de faibles valeurs prédictives des antibiogrammes
en MV?
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Faible valeur prédictive des Antibiogrammes vétérinaires liée à :
la détermination des classes critiques (S, I, R) qui est fondée sur les valeurs issues de l’humaine sauf pour le CLSI
qui a un comité vétérinaire
Comment sont déterminées les concentrations critiques et les des
antibiogrammes?
37
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Les deux étapes1. Détermination quantitative des breakpoints en
termes de CMI (des concentrations)
2. Détermination qualitative en classes (S, I ,R)
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Qui détermine les valeurs critiques
• En France pour les germes vétérinaires: CA-SFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) (comité vétérinaire)
• En europe pour la médecine humaine et par délégation de l’EMA: EUCAST (European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing) of the European Society of Clinical Microbiologt and infectious Diseases (ESCMID) (certains antibiotiques et pathogènes vétérinaires sont considérés par EUCAST)
• Au niveau international notamment pour les germes vétérinaires: CLSI ( Clinical & Laboratory Standards Institute) (ex NCCLS) (USA) : comité vétérinaire (VAST)
40
Un site qui explique l’approche CLSI pour la médecine vétérinaire
Le CLSI donne des breakpoints spécifiques à une espèce et à un ou plusieurs germes; par exemple les breakpoints de l’enrofloxacine sont donnés pour les bovins pour Pasteurella multocida, Mannheimia haemolitica et Histophillus somni mais ces breakpoints ne sont pas utilisables pour Staphylococcus aureus issu d’une mammite bovine ou pour tout autre espèce animales
41
Comment sont déterminées les valeurs critiques (breakpoints) : approche théorisée par le CLSI
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Première étape:Détermination de
concentrations seuils (cutoff) à caractère
épidémiologique, clinique et PK/PD
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Notions de cutoff (CO) & de breakpoints (BP) par le CLSI
• Plusieurs types de CO:– CO épidémiologique:
• Valeur de la CMI séparant la population sauvage des populations ayant mis en place des mécanismes de résistance
– CO cliniques:• Valeur des CMI séparant les souches pour lesquelles la probabilité de
succès thérapeutique est grande ou faible pour un traitement standard– CO PK/PD
• Valeurs des CMI qui peuvent permettre l’obtention des valeurs critiques des critères PK/PD (ex: valeur de la CMI qui permet au rapport AUC/MIC d’atteindre une valeur de 125 h chez 90% des sujets pour le schéma posologique recommandé d’une fluoroquinolone.
– A partir de ces VC on fixera les Breakpoints (valeurs finales uniques)
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Le cutoff épidémiologique
45
Distribution des CMI: Actinobacillus pleuropneumoniae (n=106)
CMI (µg/mL)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0.25 0.5 1 2 4 8
bac
téri
es %
Distribution
Unimodale
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Cutoff épidémiologique:Distribution bimodale
MIC
Fre
qu
en
cy
COWT
susceptible resistant
Valeur critique(Cutoff du CLSI)
48
• Distribution des CMI de populations bactériennes (ex n=500), représentative de la clinique (ayant une signification clinique), appartenant à différentes souches dont celles ayant mis en place des mécanismes de résistance
• On ne parle pas de souches sensibles ou résistantes lorsque l’on discute de la distribution des CMI dans une population mais de souches « sauvages » et de « non sauvages »
Détermination des valeurs critiques épidémiologiques :
Données microbiologiques
51
52
Cutoff clinique
• Question posée : quelle sont les concentrations plasmatiques qui prédisent un succès clinique
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Cutoff clinique du CLSI
0.9
0 MIC
POC
COCLPO
C=
Pro
bab
ility
of
cure
MIC
•Détermination pendant les essais cliniques en mettant en relation les CMI et le succès clinique obtenu avec le schéma posologique testé
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• Prise en compte des corrélations entre les échecs et les succès thérapeutiques en rapport avec les concentrations plasmatiques atteintes
• Pour les mammites on prend en compte des critères microbiologiques (éradication) ce qui nécessite des cultures bactériennes avant et après traitement
• Pour les pathologies respiratoires, on prend en compte les réponses cliniques (il faut 80% de succès pour une CMI donnée pour considérer le germe comme sensible)
Détermination des valeurs critiques : Données cliniques
56
Cutoff clinique
• Il n’y a aucune raison pour que le cutoff clinique soit le même que le cutoff épidémiologique
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Exemple où le cutoff clinique (COcl) coupe la distribution des souches sensibles (COcl <COwt )
Sensible cliniquement
CMI
No
mb
re d
e s
ou
che
s in
hib
ées
Rem: les organismes normatifs se refusent en général de couper en 2
une distribution unimodale des sensibilités.
Le CLSI fait appel au CO PK/PD pour « arbitrer » entre les CO cliniques et épidémiologiques
Résistant cliniquement
COcl
58
Distinction entre « résistance
biologique » et « résistance clinique »
59
Résistance : biologique
• Définition biologique– une bactérie est considérée comme
résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles d'une majorité de souches de la même espèce.
60
Résistance : clinique
• Définition thérapeutique– une bactérie est considérée comme
résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles que l'on peut obtenir in vivo
61
Exemple où le cutoff clinique (COcl) couvre une sous population ayant mis en place des mécanismes de
résistance
63
En cas de divergence entre les valeurs des CO clinique
et épidémiologique , le COpkpd va servir d’arbitre
65
CO PK/PD
• Prise en compte des relations PK/PD pour donner un sens aux concentrations plasmatiques– AUC/CMI; T>CMI etc.
• Prise en compte de concentrations locales (CSF, urine etc.)
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Conséquences de l’approche CLSI
• Il n’y a aucune raison d’avoir les mêmes cutoffs pour toutes les espèces, pour différentes maladies dans une même espèce etc.
• Mérites de l’approche CLSI: – « vétérinariser » les breakpoints– Expliciter la différence entre enjeux cliniques (individuels) et
épidémiologiques (collectifs, santé publique)
• Limites de l’approche CLSI: – en fait on ne sait pas trop comment établir proprement les
cutoffs cliniques et comment gérer la multiplicité des cutoffs
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Etablissement des valeurs critiques en France par le comité vétérinaire
de la Société Française de microbiologie
Exemple de valeurs critiques correctement déterminés en MV
• Valeurs critiques retenues en France pour l’homme et utilisées en MV: 4 et 8µgmL
69
Valeurs critiques de la doxycyline pour S pseudintermedius chez le chien
• Doxycycline was more active than tetracycline in non-wild-type strains.
• Monte Carlo Simulations and target attainment analysis indicated a certainty of >90% for attaining an area under the curve (AUC)/MIC ratio of>25 with a standard dosage of doxycycline (5 mg/kg of body weight every 12 h) for strains with MICs of<0.125 g/ml.
• Tetracycline predicted doxycycline susceptibility, but current tetracycline breakpoints were inappropriate for the interpretation of doxycycline susceptibility results.
• Canine-specific doxycycline MIC breakpoints (susceptible,<0.125 µµg/ml; intermediate, 0.25 µg/ml; resistant,>0.5 µg/ml) and surrogate tetracycline MIC breakpoints (susceptible,<0.25 µg/ml; intermediate, 0.5 µg/ml; resistant,>1 µg/ml) were proposed
70
Valeurs critiques de la CMI pour la doxycycline chez le chien pour atteindre un indice PKPD (AUCMIC) de 13, 25 ou 40
• Ces courbes donnent les valeurs critiques des CMI (axe des X) pour assurer dans 90% de la population canine une AUC/MIC de 40, 25 ou 13h; pour l’AUC/MIC de 25 (c’est-à-dire pour assurer une concentration plasmatique moyenne égale à la CMI du germe à éradiquer sur 24h chez 90% des chiens avec de la doxycycline à 5mg/kg deux fois par jour , il ne faut pas dépasser une CMI critique de 0.25µg/mL on encore on ne pourra pas assurer avec une antibiothérapie probabiliste chez le chien des concentrations plasmatiques moyennes au moins égales à celle de la CMI que pour des germes ayant une CMI égales ou inférieures à 0.25µg/mL
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Distribution des CMI pour S pseudintermedius chez le chien pour la doxycycline
• canine-specific doxycycline MIC breakpoints (susceptible,<0.125 µg/ml; intermediate, 0.25 µg/ml; resistant,>0.5 µg/ml) and zone diameter breakpoints (susceptible,>25 mm; intermediate, 21 to 24 mm; resistant,<20 mm)
72
L’amoxicille chez le porc(American Journal of Veterinary
Research 2014)
• Use of Monte Carlo simulation to determine pharmacodynamic cut-off values of amoxicillin to establish a breakpoint for antimicrobial susceptibility testing in pigs
73
74
The current BP for Amoxicillin in pigs
75
CLSI/VAST approved interpretive criteria for antimicrobials used in food animals without sponsor-provided data for development of interpretive criteria
related to label applications.
Breakpoint for ampicillin/amoxicillin are derived from human data
S=8µg/mL
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Data: N=191 individual curves (rich data) from 4 lab corresponding to 8 formulations
Routes
SourcesIV oral IM
1 8 8 80
2 8 8
3 50
4 5 24
Total 21 66 104
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Amoxicillin: raw data
IM; Site2; 15mg/kg;LOQ=25ng/ml; Oral (premix); site3
20mg/kg;LOQ=25ng/mL;
N=80 N=40
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Plasma concentration of amoxicillin in pigs (oral route; 4 sites)
For visual inspection, Concentrations scaled to a nominal dose of 20mg/kg
79
Step 2:Monte Carlo Simulations (oral route)
• Computation of the time for which free plasma concentration are above MIC from 0.0625 to 4µg/mL for different dosage regimen
80
Monte Carlo Simulations: oral route Influence of the total dose (10 to 40 mg/kg per 24h) and its splitting (1 to 4 administration vs infusion over 15h) on the TAR (90% of pigs above a MIC over 40% of the dosage intervale.g: for a total dose of 20mg/kg (4x5mg/kg at 3h interval), 89.94% of pigs are able to achieve the PK/PD breakpoint
Splitting
Mic values (µg/ml)
0.25
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Monte Carlo Simulations: oral routeConclusion
With the current recommended oral dosage regimen (20 mg/kg) and for an optimal modality of administration (splitting the dose over 12h) , the critical MIC is of 0.25µg/mL for the oral route of administration
82
Conclusion from MCS
• The investigated PK/PD breakpoint are:– For oral route (20 mg/kg, : 0.25µg/mL– For IM route (30mg/kg) : 0.125 µg/mL
83
84
Établissement des valeurs critiques en France
• Les valeurs critiques issues de l’humaine (et encore utilisées en France par les laboratoires de diagnostic) ne prennent en compte aucune des spécificités de la MV (espèces animales, maladies différentes, schémas posologiques différents etc.)
• « vétérinarisation » actuelle mais uniquement via l’épidémiologie
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Exemples de valeurs critiques du Comité de l’antibiogramme de la SFM inappropriées pour prédire les résultats cliniques chez le porc
• Doxycycline: S ≤ 4 µg/mL– Chez le porc les Cmax ne dépassent pas
1µg/mL (concentrations totales) ou 0.1 (concentrations libres) alors qu’il faudrait être au-dessus de 4µg/mL (concentrations libres) sur tout l’intervalle d’administration!
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Exemples de valeurs critiques du Comité de l’antibiogramme de la SFM inappropriées pour les animaux
• Ampicilline: S ≤4 µg/mL– Chez le chien, la Cmax=3.6µg/kg pour la dose de
10mg/kg alors qu’il faudrait être au-dessus de 4 µg/mL sur tout l’intervalle de d’administration
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Seconde étape: Définition de classes
qualitatives (S, I, R) pour exprimer les résultats en termes pratiques de prise de décision
pour le clinicien avec la prise en compte des diamètres
d’inhibition
88
•Classement en 2 ou 3 classes-sensible-intermédiaire-résistant
•Séparation des classes par des concentrations critiques (breakpoints)
Le classement des germes en classes
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Classe dite « sensible »
• Classe correspondant aux germes pour lesquels le pronostic clinique est très favorable lorsque l’anti-infectieux est administré à la dose recommandée
• Cette classe a une bonne valeur pronostique
90
Classe dite « résistant »
• Germes pour lesquels le pronostic clinique est plus défavorable car les concentrations possibles avec la dose recommandée sont trop faibles
• En fait on ignore le pronostic clinique pour cette classe qui est très largement influencée par la présence ou non de faux résistants (voir plus loin)
91
Justification pour une classe intermédiaire
92
Classe dite « intermédiaire »
• Zone tampon pour gérer les incertitudes (erreurs) techniques et prévenir de déclarer comme sensibles un germe qui est en fait résistant (very major error) ou au contraire, de déclarer comme résistant un germe qui est en fait sensible (major error)
94
Difficultés liées à l’imprécision de la
courbe de concordance
95
128
32
8
2
0.5
0.06
6 10 20 30 40Zone diameters(mm)
MIC (µg/ml)
Ampicillin 10 µg
Lorian, p37
DROITE DE CONCORDANCE
Grande dispersion des CMI pour un diamètre donné
96
Détermination des diamètres critiques
d’inhibition à partir des breakpoints
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Diamètre d’inhibition vs. CMI
• En pratique, on ne dispose que d’une information indirecte sur la CMI : le diamètre d’inhibition
• Compte tenu de la mauvaise qualité métrologique de cette mesure (grande variance) et de la nécessité d’adopter des règles de décision (S/ I / R) qui soient conservatrices, on aura des possibilités d’avoir des faux positifs et de faux négatifs
98
CMI vs. diamètre d'inhibition
• La donnée est un diamètre d'inhibition
• Il doit informer sur la CMI
• Les diamètres critiques sont retenus pour minimiser les faux sensibles (déclarer sensible un pathogène résistant)
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Règles de décision pour classer les zones de diamètres d’inhibition (error rate-bounded method)
<0.05
Se
ns
ible
rés
ista
nt
>25
25
12.5
6.2
3.1
1.6
0.8
0.4
0.2
0.1
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
CMI µg/mL
diametre (mm
Vrai sensible
Erreur majeure non acceptée
Zone des faux
sensibles
Faux résistants
SIR
Erreur mineure acceptée
101
Conséquences pratiques du caractère imprécis de la définition des classes S, I & R
• Mauvaise valeur pronostique de la classe R
• Biais de prescription
102
Problème lié aux faux résistants
• On recherche un autre antibiotique plus actif ce qui n’est pas forcement une bonne nouvelle en termes de santé publique
103
Antibiogramme et biais de prescription
• Il a été montré en médecine humaine que les résultats d’antibiogramme sont susceptibles de guider le choix des praticiens vers de nouveaux antibiotiques testés– (voir Tan & al in: JAC 2003 51 379 et Cunney & Smith in: Int J
Antimicrob Agents 2000 14 13-10)
• Dans certains pays, on refuse pour un antibiogramme fait pour un animal de donner la sensibilité aux antibiotiques récents pour en éviter leur usage vétérinaire
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Quel est le futur en matière de prédiction de la résistance
• Identification et caractérisation rapide des gènes de résistance (PCR etc.)
• Les méthodes génotypiques ne peuvent détecter que la résistance et ne mesure pas la sensibilité – on continuera d’avoir recours aux méthodes
phénotypiques
Antibiogramme et infections locales (EMA guideline 2011)
• For antibacterial agents or specific formulations of antibacterial agents that are anticipated to have only a local antibacterial action when administered:– By the topical route (e.g. to skin, mucus membrane, ears and eyes)
– By inhalation
– By the oral route
• it is currently not considered appropriate that susceptibility testing breakpoints should be set (regardless of whether there are established breakpoints applicable to systemic administration of the same active substance). – The possible exception would be in the case that sufficient clinical experience has
been amassed during routine use that a clinical susceptibility test breakpoint can be derived that is relevant to the local antibacterial effect.
• In all other instances it is currently recommended that Section 5.1 of the SPC should state that susceptibility test breakpoints relevant to the route of administration cannot be set.
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