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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 25, N° 9  - novembre 2002
pp. 921-926
Doi : JFO-11-2002-25-9-0181-5512-101019-ART7
Prise en compte du potentiel ténotoxique des fluoroquinolones dans le choix d'une antibioprophylaxie chirurgicale en ophtalmologie
 
© Masson, Paris, 2002

Tenotoxic potential of fluoroquinolones in the choice of surgical antibiotic prophylaxis in ophthalmology

F.Pouzaud[4]P.Rat[4]C.Cambourieu[4]H.Nourry[4]J.-M.Warnet[4]

Purpose: Fluoroquinolones are mainly used in ophthalmic antibiotic prophylaxis because of their broad spectrum activity and good ocular diffusion. But a single oral dose of fluoroquinolones can result in a serious source of tendinopathy and tendon rupture, especially in patients 60 years and older. It seems very important to investigate tendon toxicity of fluoroquinolones to improve the risk-benefit ratio in ophthalmologic antibiotic prophylaxis.

Material and methods: The intrinsic tenotoxic potential of four fluoroquinolones (pefloxacin, ofloxacin, ciprofloxacin, levofloxacin) was directly evaluated on living adherent tendon cells in microplates. Cell viability and reactive oxygen species production was evaluated using neutral red, alamar blue, and dichlorofluorescin diacetate tests.

Results: Results showed a loss of viability associated with free radical production depending on fluoroquinolone molecules. Pefloxacin appeared more tenotoxic but no study has confirmed its efficacy in surgical antibiotic prophylaxis and its use in the patient who is 60 years and older could be disputed. Ciprofloxacin is highly toxic with a low ocular diffusion and seems to be inappropriate for antibiotic prophylaxis. Ofloxacin and levofloxacin are less cytotoxic, associated with good ocular diffusion and a broad antibacterial spectrum.

Conclusion: Ofloxacin and levofloxacin seem to be good alternatives for improving the risk-benefit ratio in surgical antibiotic prophylaxis in patients 60 years and older.

Ocular diffusion , fluoroquinolone , surgical antibiotic prophylaxis , tendinopathy , tendon rupture

Prise en compte du potentiel ténotoxique des fluoroquinolones dans le choix d'une antibioprophylaxie chirurgicale en ophtalmologie

But de l'étude : Les fluoroquinolones sont utilisées en antibioprophylaxie en ophtalmologie du fait de leur bonne diffusion oculaire. Mais une seule administration de cette classe de molécules peut induire des tendinopathies et des ruptures de tendon surtout chez les personnes âgées. Il semble donc important d'évaluer le potentiel ténotoxique de ces molécules dans le but d'en sélectionner les mieux tolérées afin d'améliorer le rapport efficacité/tolérance.

Matériel et méthodes : Le potentiel intrinsèque ténotoxique de 4 fluoroquinolones (péfloxacine, ofloxacine, ciprofloxacine, lévofloxacine) a été évalué directement sur cellules de tendons de lapin vivantes, adhérentes sur microplaques. La viabilité cellulaire, la production de radicaux libres a été évaluée avec un test au rouge neutre, un test à l'alamar blue et un test au diacétate de dichlorofluorescéine.

Résultats : Les résultats montrent une perte de viabilité cellulaire associée à une production de radicaux libres variant selon les molécules. La péfloxacine apparaît la plus ténotoxique ; cependant aucune étude ne confirme son efficacité en prophylaxie de l'endophtalmie et sa prescription peut être discutée chez les personnes âgées. La ciprofloxacine, fortement cytotoxique et dont la diffusion oculaire est faible, semble mal adaptée, alors que l'ofloxacine et la lévofloxacine se révèlent moins cytotoxiques avec une bonne diffusion oculaire et un spectre plus étendu.

Conclusion : L'ofloxacine et la lévofloxacine semblent à privilégier en antibioprophylaxie en chirurgie oculaire afin d'améliorer le rapport efficacité/tolérance chez les personnes âgées.

Diffusion oculaire , fluoroquinolones , antibioprophylaxie chirurgicale , tendinopathie , rupture de tendon
INTRODUCTION

Depuis une vingtaine d'années, une nouvelle classe d'antibiotiques a fait son apparition. Ces quinolones de nouvelle génération, les fluoroquinolones, permettent de répondre aux exigences d'une antibiothérapie rationnelle en ophtalmologie.

En effet, la plupart des antibiotiques mis à disposition du praticien diffusent mal au niveau oculaire malgré des voies d'administration variées, et leur efficacité par voie systémique reste discutable même à fortes doses.

Il est donc nécessaire d'orienter le choix de l'antibiotique en fonction de différents critères bactériologiques et pharmacocinétiques. Les fluoroquinolones ont la particularité de regrouper la plupart des qualités nécessaires. Elles possèdent un large spectre antibactérien qui englobe la plupart des bactéries rencontrées dans les infections oculaires, une bonne diffusion oculaire, un temps d'action prolongé (4 à 12 heures suivant les molécules), une vitesse de bactéricidie rapide (3 à 4 heures), une bonne absorption digestive et une bonne tolérance générale (aucun signe d'oculotoxicité n'a été décrit chez l'homme). Ces différentes propriétés expliquent que ces antibiotiques soient de plus en plus utilisés, ce qui malheureusement engendre l'apparition de complications, notamment rhumatologiques.

À l'heure actuelle, quatre fluoroquinolones sont commercialisées en France et utilisées en ophtalmologie : il s'agit de la péfloxacine, l'ofloxacine, la ciprofloxacine, la lévofloxacine. Bien que cette classe de molécules soit une arme thérapeutique remarquable, il est important prendre en compte un effet indésirable pouvant survenir au niveau articulaire [1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8].

Cette toxicité concerne toutes les molécules de cette classe et s'exprime par un risque accru de tendinopathies achilléennes pouvant être associées à des ruptures du tendon d'Achille, notamment chez des patients de plus de 60 ans [9]. On estime leur apparition à environ 15 à 20 cas sur 100 000 patients [10], les effets pouvant apparaître dans les deux à soixante jours après le traitement ; au-delà des statistiques, c'est le caractère invalidant de la toxicité au niveau du tendon d'Achille qui nécessite que les praticiens soient informés de ces effets secondaires. Il est à noter que l'atteinte tendineuse peut également intéresser le tendon quadricipital ou le tendon sus-épineux au niveau de l'épaule.

Les observations cliniques nous permettent d'entrevoir une différence de toxicité entre les fluoroquinolones car, si toutes sont mises en cause, on se rend compte d'un potentiel ténotoxique intrinsèque important pour la péfloxacine. Ces observations montrent que le problème n'est pas lié à une molécule mais bien à une classe de molécules. La péfloxacine a d'ailleurs déjà subi une restriction d'utilisation avec une modification de posologie.

Nous présentons ici les données toxicologiques permettant de classer les quatre fluoroquinolones en fonction de leur toxicité tendineuse. Le but de notre étude est d'aider le praticien dans le choix d'une antibioprophylaxie en chirurgie oculaire au regard de différents critères que sont la toxicité tendineuse, la diffusion oculaire et le spectre d'action antibactérien, afin d'améliorer le rapport efficacité/tolérance lors d'une antibioprophylaxie chirurgicale en ophtalmologie chez les personnes âgées.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Les fluoroquinolones utilisées dans cette étude ont été aimablement fournies par les laboratoires Aventis® [péfloxacine (PEF), lévofloxacine (LVX), ofloxacine (OFX)] et les laboratoires Bayer® [ciprofloxacine (CIP)].

Tous les tests ont été réalisés sur des cellules de tendon de lapin immortalisées spontanément [11],[12]. Pour chaque test, une gamme de concentration en fluoroquinolones a été évaluée (0,01 mM à 1 mM) correspondant à des concentrations infracliniques, thérapeutiques et d'accumulation de fluoroquinolones, au niveau du tendon ainsi que sur des cellules non traitées aux fluoroquinolones, représentant notre témoin cellulaire. La technologie utilisée pour quantifier le signal de fluorescence est la cytofluorimétrie en lumière froide. Cette technique repose en partie sur la source lumineuse qui permet d'abaisser l'effet calorifique et donc d'améliorer le rapport signal/bruit. Le système d'illumination permet ainsi d'obtenir un bruit de fond très faible et d'atteindre une sensibilité de l'ordre du pg/mL au fg/mL [13],[14],[15],[16]. Elle offre une bonne reproductibilité, une bonne spécificité et permet de mettre au point des méthodes standardisées d'analyse de la cytotoxicité.

L'appareil utilisé est un cytofluorimètre (Fluorolite 1 000, Dynex®) doté, grâce à la diminution de l'énergie calorifique, d'un photomultiplicateur étendu (250-1 000 nm) permettant d'avoir un large spectre de détection (280-870 nm). La microplaque est scannée avec un faisceau de lumière, de longueur d'onde définie pour le test, qui illumine chaque puits pendant moins de 0,3 sec, ce qui évite tout phénomène de « fadding » des marqueurs.

Évaluation de la viabilité cellulaire, du potentiel rédox intracellulaire et des radicaux libres oxygénés
Test de viabilité au rouge neutre

Le rouge neutre est un colorant d'inclusion (vital) spécifique des lysosomes, qui traverse passivement la membrane plasmique des cellules et s'accumule dans les lysosomes. Toute molécule qui altère l'intégrité membranaire plasmique ou lysosomale modifie par là- même la rétention du rouge neutre par la cellule [17],[18],[19],[20].

La viabilité cellulaire est donc évaluée grâce au test au rouge neutre en fluorimétrie (λexc = 535 nm, λem = 600 nm). L'intensité de la fluorescence sera proportionnelle au nombre de cellules vivantes.

Une solution mère de rouge neutre à 4 % est préparée en dissolvant le rouge neutre dans de l'eau pour préparations injectables (elle se conserve 15 jours à température ambiante, à l'abri de la lumière).

Cette solution est ensuite diluée au 1/80 dans du milieu Ham-F12 sans sérum de veau foetal. Lors du test, le milieu contenant les fluoroquinolones est éliminé, les puits sont rincés avec du tampon phosphate (PBS). La solution de rouge neutre est ajoutée à raison de 200 mL par puits, les microplaques sont ensuite placées à l'étuve pendant 3 heures. La solution de rouge neutre en excès est éliminée par retournement des plaques et les cellules rincées au PBS. La révélation de la coloration s'effectue grâce à un solution d'acide acétique/alcool selon le protocole déjà publié [13]. Avant la lecture, les plaques sont placées sous agitation pendant 15 minutes afin d'homogénéiser la coloration [16].

Évaluation du potentiel d'oxydoréduction avec l'Alamar Blue

La forme oxydée de l'Alamar Blue® pénètre passivement dans la cellule, où elle est réduite par les oxydoréductases intracellulaires et les électrons des transporteurs de la chaîne respiratoire mitochondriale, avec un changement à la fois de son absorbance et de sa fluorescence. La forme réduite diffuse hors de la cellule dans le milieu de culture, où elle pourra simplement et directement être mesurée par fluorimétrie dans le visible (λexc = 535 nm, λem = 600 nm) [21],[22].

Ce marqueur présente l'avantage de ne pas être cytotoxique dans les conditions d'utilisation, et est utilisé à une dilution au 1/11e pendant un temps d'incubation de 10 à 12 heures.

Test au dihydrodichlorofluorescéine-diacétate (DCFH-DA)

Le dihydrodichlorofluorescéine-diacétate est une sonde fluorogène qui est utilisée classiquement pour évaluer les radicaux libres oxygénés produits par la cellule. Elle devient fluorescente lorsqu'elle se lie au peroxyde d'hydrogène (DCFH-DA : λexc = 485 nm, λem = 535 nm). La solution de DCFH-DA est utilisée à la concentration de 20 mM dans du PBS. La mesure est effectuée directement sur cellule vivante adhérente à la microplaque.

Expression des résultats et analyse statistique

La concentration cellulaire pour les tests quelle que soit la sonde est de 5 500 cellules/puits. Chaque concentration en fluoroquinolones est testée dans 6 puits et chaque test est réalisé en double. Les moyennes de fluorescence de ces 12 valeurs sont calculées et comparées à la moyenne du témoin cellulaire. Tous les résultats obtenus en unités de fluorescence sont exprimés en pourcentage de fluorescence par rapport au témoin cellulaire.

Une analyse de variance à un facteur est réalisée, suivi par un test bilatéral de Dunnett [23],[24], le risque α de première espèce a été fixé à 5 % (SigmaStat 2.03, Chicago, Michigan Avenue).

RÉSULTATS

L'effet cytotoxique induit par les fluoroquinolones après 72 heures d'incubation sur des cellules de tendon est présenté sur lesFigure 1Figure 2. La viabilité cellulaire est évaluée après une incubation de 72 heures avec les fluoroquinolones pour des concentrations de 0,01 mM à 1 mM. Comme le montre laFigure 1, on peut observer une baisse significative de la viabilité cellulaire (54 %-50 % pour péfloxacine et ciprofloxacine et 20 -21 % pour l'ofloxacine et la lévofloxacine) et une perturbation du potentiel d'oxydoréduction intracellulaire (83 % et 80 % pour la péfloxacine et ciprofloxacine ; 34 % et 26 % pour l'ofloxacine et la lévofloxacine)Figure 2. Cette cytotoxicité laisse apparaître une ténotoxicité différente suivant les fluoroquinolones qui peut être classée ainsi :

Péfloxacine et Ciprofloxacine >> Ofloxacine et Lévofloxacine

Une surproduction de radicaux libres oxygénés est mise en évidence pour les quatre molécules testées, cette surproduction apparaît dès les premières minutes de contact et se poursuit jusqu'à 45 minutes d'incubation comme le montre laFigure 3. Aux concentrations thérapeutiques humaines (10 mM, 0,1 mM), la surproduction radicalaire avec la péfloxacine, la ciprofloxacine, l'ofloxacine et la lévofloxacine est respectivement de 151 %, 136 %, 126 %, 126 %. On peut également observer que pour des fortes concentrations (correspondant à une accumulation des fluoroquinolones au niveau des tendons), l'explosion radicalaire est tellement importante qu'elle conduit à une mort cellulaire brutale mise en relief par la décroissance de la production radicalaire pour la péfloxacine et ciprofloxacine à 1 mMFigure 3.

DISCUSSION

Les résultats obtenus lors de cette étude sur le potentiel ténotoxique intrinsèque des fluoroquinolones permettent de mettre en évidence l'intérêt de ce nouveau modèle sur cellules de tendon vivantes, adhérentes, avec une toxicité tendineuse retardée des fluoroquinolones à 72 heures. Cette toxicité tendineuse semble être différente en fonction des fluoroquinolones et laisse apparaître deux sous-groupes puisque la péfloxacine et la ciprofloxacine présentent un fort potentiel ténotoxique intrinsèque alors que l'ofloxacine et la lévofloxacine sont les moins ténotoxiques. Afin d'extrapoler ces résultats in vitro à la réalité clinique (cas de tendinites : péfloxacine 1 cas sur 23 130 jours de traitement, ofloxacine 1 cas sur 173 600 jours de traitement et ciprofloxacine 1 cas sur 325 860 jours de traitement) [4], il est important de prendre en compte la diffusion tissulaire et la biodisponibilité des molécules.

Les mesures prophylactiques en ophtalmologie sont multiples et variées tant par les antibiotiques utilisés que par leurs modalités d'administration et leur association [25]. De plus, l'antibioprophylaxie n'est pas systématique pour toutes les équipes en absence de risques infectieux, surtout avec les fluoroquinolones et leur faculté à sélectionner des bactéries résistantes. En général la plupart des antibiotiques, du fait d'une mauvaise diffusion oculaire, n'ont pas les caractéristiques suffisantes pour prétendre à une bonne antibioprophylaxie en chirurgie [26]. L'antibioprophylaxie a pour but de limiter les complications infectieuses pouvant intervenir généralement lors d'intervention à globe ouvert et notamment lors de chirurgie de la cataracte. Aujourd'hui, l'intervention de la cataracte concerne plus particulièrement les personnes âgées qui font également partie des personnes à risque de tendinopathies et/ou de rupture du tendon d'Achille lors de traitement aux fluoroquinolones. Bien que l'intervention de la cataracte soit une chirurgie bien maîtrisée (400 000 cas/an), le risque infectieux n'est jamais exclu et l'endophtalmie reste toujours à craindre. L'endophtalmie est une complication infectieuse imprévisible et redoutable de la chirurgie oculaire dont l'incidence serait de 0,3 % [27],[28]. Bien qu'elle représente un risque très faible, elle peut conduire à une perte d'acuité visuelle irréversible ou à une cécité. C'est pourquoi, face à la gravité de cette complication, il convient d'adopter une antibioprophylaxie rationnelle et efficace, qui doit répondre à certaines exigences : l'antibiotique doit avoir un spectre large, notamment être actif sur les bactéries Gram positif qui sont fréquemment rencontrées lors d'endophtalmie [28],[29] ; il doit atteindre une concentration bactéricide efficace au site de l'intervention avec une action rapide et prolongée, posséder une bonne diffusion oculaire, et surtout présenter des effets secondaires limités [30],[31],[32].

Devant ces critères de choix, il semble que les fluoroquinolones rassemblent à elles seules la plupart des exigences d'une antibioprophylaxie efficace en chirurgie oculaire. Elles possèdent notamment un large spectre antibactérien, mais sont modérément actives sur les streptocoques et pneumocoques ; aussi ce spectre peut-il être élargi le cas échéant par l'association des fluoroquinolones à d'autres antibiotiques tels que la fosfomycine [33], ou la pipéracilline [34], permettant de couvrir la totalité du spectre bactérien tout en évitant la sélection de mutants résistants. Ces molécules sont des antibiotiques de choix en ophtalmologie pour certains auteurs compte tenu de leur biodisponibilité, de leur demi-vie longue (4 à 12 h), du pic de concentration dans l'humeur aqueuse et de leur durée de persistance dans le milieu oculaire [25]. Pour ces raisons, les fluoroquinolones sont privilégiées en ophtalmologie d'autant qu'elles ont une large diffusion oculaire avec une concentration dans l'humeur aqueuse égale à la moitié de la concentration sériqueTableau 1[30],[35],[36],[37],[38].

Dans le cas d'antibioprophylaxie en chirurgie oculaire, la possibilité de survenue de tendinopathie pouvant aller dans certains cas jusqu'à la rupture du tendon, notamment chez les personnes âgées, et le caractère invalidant de cet effet secondaire, ont amené certains praticiens à préférer la prescription d'autres antibiotiques que les fluoroquinolones possédant les mêmes caractéristiques pharmacocinétiques, tels que la fucidine, mais qui possède un spectre antibactérien plus étroit avec des effets secondaires significatifs (hépatites cholestatiques, intolérance veineuse) [25]. Cette considération renforce l'intérêt de notre étude dans la mesure où le praticien qui fait le choix d'une antibioprophylaxie doit pouvoir prescrire un antibiotique peu toxique et efficace avec un large spectre antibactérien, d'où la nécessité de se tourner vers les fluoroquinolones. Dans le choix d'une antibioprophylaxie chirurgicale chez des personnes à risques comme les personne âgées, les résultats obtenus dans notre étude peuvent nous permettre de proposer une alternative efficace et adaptée aux exigences de la prophylaxie chirurgicale.

Dans la mesure où la péfloxacine possède le plus fort potentiel toxique sur le tendon et que son efficacité sur la survenue des endophtalmies n'a pas été totalement prouvée, il semble donc que sa prescription en antibioprophylaxie chirurgicale puisse être discutée et qu'elle doive rester une arme privilégiée en curatif et notamment dans le cas d'endophtalmie déclarée. La ciprofloxacine possède un fort potentiel toxique proche de la péfloxacine mais avec en plus une faible diffusion oculaire. Elle est donc inadaptée à une antibioprophylaxie chirurgicale en ophtalmologie. L'ofloxacine et la lévofloxacine possèdent une toxicité tendineuse moindre associée à une bonne diffusion oculaire [30],[35],[37],[38] et un large spectre antibactérienTableau 2[39] ; ces deux molécules semblent donc être des armes de choix pour une antibioprophylaxie chirurgicale efficace en ophtalmologie, permettant d'améliorer le rapport efficacité/tolérance pour les patients à risque. De plus, le choix d'une fluoroquinolone avec un potentiel ténotoxique modéré permet une prophylaxie oculaire rationnelle, avec en plus une diminution de la survenue de toxicité tendineuse chez les personnes âgées lors d'intervention de la cataracte. Cette limitation est en accord avec la politique de réduction des dépenses de santé puisque cela permet d'éviter le coût lié aux ruptures de tendon.

Remerciements : Cette étude a pu être réalisée avec le soutien financier de l'Association pour le Développement de la Recherche biologique et Pharmaceutique. Nous remercions gracieusement les laboratoires Aventis et Bayer pour nous avoir fourni les molécules nécessaires à l'étude. Nous remercions également pour leur aide technique les docteurs F. Baudouin-Brignole et G. Sultan.

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Illustrations




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Figure 1 Évaluation de l'intégrité membranaire avec un test au rouge neutre sur cellules de tendon incubées 72 h avec des fluoroquinolones.


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Figure 2 Évaluation du potentiel rédox intracellulaire avec un test à l'Alamar Blue sur cellules de tendon incubées 72 h avec des fluoroquinolones.


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Figure 3 Évaluation de la production de radicaux libres avec le test à l'HDCF-DA sur les cellules de tendon incubées avec des fluoroquinolones pendant 45 minutes.


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