Le test PCR GeneXpert® Methicillin Resistant Staphylococcus aureus/S. aureus skin and soft tissue infection (MRSA/SA SSTI) (test PCR) permet la détection précoce de la résistance à la méticilline des staphylocoques. Ce test a été mis au point pour les infections cutanées et a été évalué pour les infections prothétiques mais, à notre connaissance, n’a pas été évalué pour les infections sur matériel en dehors des arthroplasties. Aussi, nous avons mené une étude rétrospective chez des patients porteurs d’un matériel d’ostéosynthèse non prothétique avec comme objectif principal d’identifier les valeurs diagnostiques du test PCR comparativement aux cultures conventionnelles et le taux d’antibiothérapie adaptée qui en découle. Les objectifs secondaires étaient : (1) d’identifier le taux de résultats faux-négatifs, (2) d’identifier et comparer les taux d’échec de prise en charge infectieuse (FN versus les autres) (3) de rechercher les facteurs de risque de FN du test PCR.

Le test PCR permettait une adaptation précoce et adaptée de l’antibiothérapie.

Les résultats des tests PCR et des cultures conventionnelles pour des infections ostéoarticulaires sur matériel non prothétiques sur quatre ans (2012–2016) ont été comparés pour identifier les valeurs diagnostiques du utilisant les résultats de la culture conventionnelle comme référence et le taux d’antibiothérapies adaptées. Les échecs de prise en charge infectieuse entre les résultats du groupe FN et les autres ont été comparés et des variables associées à un faux-négatif du test PCR ont été recherchées.

L’analyse de 419 tests PCR nous a permis d’établir une sensibilité de 42,86 %, une spécificité de 96,82 %, une valeur prédictive positive de 60 % et une valeur prédictive négative de 93,83 %. En utilisant les résultats du test PCR pour l’adaptation de l’antibiothérapie postopératoire d’attente, celle-ci était adaptée pour la couverture des staphylocoques dans 90,94 % (381/419). Les taux de patients pour lesquels la prise en charge infectieuse a échoué n’étaient pas significativement différents entre le groupe FN et les autres patients (20,8 % versus 17,7 %, respectivement ; hazard ratio=1,12 [IC95 % : 0,47–2,69, p
                     =0,79]). Une ouverture cutanée lors du traumatisme initial (p
                     =0,005) et une infection polymicrobienne étaient significativement associées à un risque de FN du test PCR (p
                     <0,001).

Le test PCR permet de diminuer la durée d’antibiothérapie à large spectre probabiliste lors du traitement d’une infection sur matériel d’ostéosynthèse mais engendre un défaut de couverture antibiotique dans 9,06 % des cas.

III ; étude cas témoin diagnostique.

The GeneXpert® Methicillin Resistant Staphylococcus aureus/S. aureus skin and soft tissue infection (MRSA/SA SSTI) PCR test allows early detection of methicillin resistance in staphylococci. This test was developed for skin infections and has been evaluated for prosthetic joint infections but, to our knowledge, has not been evaluated for hardware infections outside of arthroplasties. Furthermore, we conducted a retrospective study in patients with non-prosthetic osteosynthesis hardware aiming: (1) to identify the diagnostic values of the PCR test compared to conventional cultures and the resulting rate of appropriate antibiotic therapy; (2) to identify the rate of false negative (FN) results, (3) to identify and compare the rates of failure of infectious treatment (FN versus others) (4) to search for risk factors for FN of the PCR test.

The PCR test allowed early and appropriate targeting of antibiotic therapy.

The results of PCR tests and conventional cultures for osteoarticular infections of non-prosthetic hardware over four years (2012–2016) were compared to identify the diagnostic values of using the results of conventional culture as a reference and the rate of appropriate antibiotic therapies. Infectious management failures between the results of the FN group and the others were compared, and variables associated with a FN of the PCR test were identified.

The analysis of 419 PCR tests allowed us to establish a sensitivity of 42.86%, a specificity of 96.82%, a positive predictive value of 60% and a negative predictive value of 93.83%. Using the results of the PCR test for the targeting of postoperative antibiotic therapy, it was suitable for staphylococcal coverage in 90.94% (381/419). The rates of patients for whom infectious treatment failed were not significantly different between the FN group and the other patients [20.8% versus 17.7%, respectively; hazard ratio=1.12 (95% CI: 0.47–2.69, P
                     =0.79)]. A skin opening during the initial trauma (P
                     =0.005) and a polymicrobial infection were significantly associated with a risk of FN from the PCR test (P
                     <0.001).

The PCR test makes it possible to reduce the duration of empirical broad-spectrum antibiotic therapy during the treatment of an infection of osteosynthesis hardware but causes a lack of antibiotic coverage in 9.06% of cases.

III; diagnostic case control study.

# Introduction

Les infections ostéoarticulaires sur matériel (IOAM) d’ostéosynthèse sont des complications graves [1] qui ont un impact économique important [2]. Leur incidence varie entre 1 et 2 %, jusqu’à 22 % en cas de fracture ouverte [3]. Le taux de récidive après traitement varie de 6 à 9 % [4]. Le traitement des IOAM nécessite une prise en charge chirurgicale spécifique suivie d’une antibiothérapie probabiliste à large spectre de plusieurs jours secondairement adaptée aux cultures des prélèvements peropératoires [5,6]. L’émergence de souches bactériennes résistantes, en particulier les staphylocoques résistants à la méticilline (Staphylococcus aureus résistant à la méticilline [SARM] et staphylocoque à coagulase-négative résistant à la méticilline [CoNSRM]) acquis en communauté, représente un défi thérapeutique [7] dans les infections sur matériel [8–10]. Un protocole de détection précoce par amplification d’acides nucléiques de gènes de résistance à la méticilline (gène mec-A) (PCR GeneXpert® [test PCR]) [11] a donc été proposé pour réduire la durée d’utilisation d’une antibiothérapie probabiliste à large spectre de plusieurs jours à 2 heures chez les patients porteurs de matériel suspect d’infection. La négativité du test permet une simplification rapide de l’antibiothérapie avec un arrêt des antibiotiques anti-SRM (glyco-lipo-peptides notamment). L’arrêt prématuré de l’antibiothérapie active sur les bactéries résistantes suite à un résultat du test PCR discordant avec la culture (faux-négatif) représente un potentiel risque d’échec de prise en charge plus élevé que pour les patients avec une couverture antibiotique adaptée. Les techniques de détection précoce des staphylocoques résistants à la méticilline (SRM) par le test PCR ont été évaluées sur les infections de prothèses articulaires avec une sensibilité de 87,1 %, une spécificité de 100 %, une valeur prédictive positive (VPP) de 100 % et une valeur prédictive négative (VPN) de 94,5 % [12,13] mais à notre connaissance n’ont jamais été évalués les infections de matériel d’ostéosynthèse.

L’objectif principal de cette étude rétrospective était d’évaluer le test PCR chez des patients porteurs d’un matériel d’ostéosynthèse dans le but d’identifier les valeurs diagnostiques du test PCR comparativement aux cultures conventionnelles et le taux d’antibiothérapie adaptée qui en découle. Les objectifs secondaires sont (1) d’identifier le taux de résultats faux-négatifs (FN), (2) d’identifier et comparer les taux d’échec de prise en charge infectieuse des patients FN versus les autres (3) de rechercher les facteurs de risque d’avoir un test PCR faux-négatif (FN). Notre hypothèse était que le test PCR permettait une adaptation précoce et adaptée de l’antibiothérapie.

# Matériel et méthodes

Ce travail a été approuvé par les membres du centre de référence des infections ostéoarticulaires complexes (CRIOAC). Il est enregistré sous le numéro NRIPH_2020_09 de notre institution et la méthodologie est approuvée sous le numéro 2212671. Ce travail peut être trouvé dans le registre de recherche de l’hôpital avec le numéro CNIL_2020_18.

## Patients

Nous avons analysé de manière rétrospective 1158 tests PCR réalisés entre avril 2012 et octobre 2016. Lors de 419 procédures chirurgicales, 419 tests PCR réalisés chez 370 patients ayant une suspicion d’infection du matériel d’ostéosynthèse via les cultures conventionnelles et avant toute antibioprophylaxie ont été inclus. Un patient pouvait nécessiter plusieurs prises en charge chirurgicales et bénéficier de plusieurs tests PCR. Nos critères d’exclusion étaient l’âge inférieur à 18 ans le jour des prélèvements, les patients porteurs de prothèses chirurgicales sur le site opératoire, la chirurgie rachidienne, les patients qui n’avaient pas de matériel en postopératoire, qui avaient un fixateur externe isolé, un antécédent de test PCR positif ou un antécédent d’infection à SRM (figure 1
                        ).

## Méthodes

L’antibiothérapie probabiliste postopératoire d’attente (APOA) initiée durant l’intervention après réalisation des prélèvements profonds (au moins trois prélèvements : os, tissu mou ou liquide articulaire [14,15]) associait daptomycine 10mg/kg/24h et céfépime 2g×3/j adaptée selon la fonction rénale. Cette antibiothérapie était modifiée après réception du résultat du test PCR, usuellement dans les deux heures suivant les prélèvements. Si le résultat du test PCR était négatif, la daptomycine était interrompue avec maintien du céfépime jusque j3 à 5 puis relais soit par de la clindamycine jusque j14 en cas de culture négative, soit par une antibiothérapie adaptée aux résultats des cultures et de l’antibiogramme en cas de culture positive. En cas de test PCR positif, la daptomycine était poursuivie jusqu’aux résultats des prélèvements avec antibiogramme (usuellement entre 4 et 6 jours). Les traitements chirurgicaux et médicaux étaient approuvés par une équipe multidisciplinaire (chirurgien orthopédiste, microbiologiste, infectiologue, anesthésiste et pharmacien) du Centre de référence des infections ostéoarticulaires complexes (CRIOAC). Les traitements chirurgicaux sont détaillés dans tableau I
                        .

## Méthodes d’évaluation

Les résultats du test PCR ont été comparés aux cultures conventionnelles par deux investigateurs (C.L., M.T.). Nous avons défini comme vrai-positif (VP) un résultat avec un test PCR positif et une culture positive à un SRM (une culture pour le SARM, deux cultures pour le CoNSRM). Un résultat vrai-négatif (VN) consistait en un test PCR négatif et l’absence de colonies de MRS en culture ou une culture stérile. Un résultat faux-positif (FP) consistait en un test PCR positif mais sans SRM en culture ou une culture stérile. Un FN consistait en un test PCR négatif et la présence de SRM en culture (une culture pour le SARM, deux pour le CoNSRM).

Nous avons évalué, la sensibilité, la spécificité, la VPP et VPN du test PCR pour la détection du CoNSRM et du SARM. Nous avons calculé le taux d’antibiothérapies adaptées, non adaptées et le nombre d’antibiothérapies à larges spectres évitées. Les taux d’échecs de prise en charge infectieuse étaient comparés entre les FN versus les VN+VP+FP. Nous avons considéré comme échec de prise en charge infectieuse : (1) la récidive d’infection dont les superinfections, (2) le décès lié à l’infection, (3) l’amputation, (4) l’antibiothérapie suppressive. Nous n’avons pas considéré comme échec l’absence de consolidation nécessitant une nouvelle intervention avec prélèvements stériles (cure de pseudarthrodèse aseptique, cure de pseudarthrose aseptique, mise en place de prothèse articulaire aseptique).

Les dossiers de tous les patients ont été revus de manière rétrospective par un seul investigateur (T.M.). Considérant qu’un patient pouvait avoir bénéficié de plusieurs tests PCR, la période de suivi de chaque test s’est terminée après (1) l’échec de prise en charge infectieuse avec reprise chirurgicale, (2) la réalisation d’un nouveau test PCR en cas de nouvelle procédure chirurgicale, ou (3) à la date du dernier suivi disponible dans le dossier médical.

Afin de rechercher des facteurs de risque de présenter un faux-négatif de test PCR par analyses bivariées, nous avons recueilli des données telles que l’indice de masse corporelle (IMC), le score de l’American society of Anesthesiologists (ASA) [16], le groupe bactérien (résultats stériles, mono-bactérien, pluri-bactériens), le statut tabagique du patient, le diabète, la présence d’une immunodépression (arthrite inflammatoire, cancer évolutif, insuffisance rénale chronique sévère, insuffisance hépatique chronique sévère ou d’autres maladies immunosuppressives), la prise de médicaments immunosuppresseurs, les antécédents d’infections sur le site opératoire, le type d’ostéosynthèse postopératoire, l’ouverture cutanée au moment de la fracture initiale si antécédent de fracture (classification de Gustillo [17]) et la mise en place d’une antibiothérapie locale (vancomycine en poudre).

## Statistiques

Les variables quantitatives ont été décrites en termes de moyenne±écart-type ou médiane (étendue interquartile) en cas de distribution non-Gaussienne. Les variables qualitatives ont été décrites en termes d’effectifs et pourcentages. L’incidence cumulée de l’échec au traitement a été estimée par la méthode de Kaplan–Meier en prenant comme date d’origine la date de réalisation de chaque test PCR, en censurant le suivi en cas d’absence d’échec au traitement à la date de la réalisation d’un nouveau test PCR. Les incidences cumulées ont été comparées selon le résultat du test PCR (FN vs les autres) par des modèles de Cox marginal afin de tenir compte de la possibilité de plusieurs tests PCR par patient. Le rapport des risques instantanés (hazard ratio) associé au résultat FN a été estimé à partir du modèle de Cox comme mesure de taille d’effet. Finalement, nous avons étudié l’association entre une liste prédéfinie de facteurs potentiels de risque de résultats FN à l’aide d’un modèle logistique mixte incluant un effet patient aléatoire (pour tenir compte de la possibilité de plusieurs tests PCR par patient). Le niveau de significativité a été fixé à 5 %. Nous avons utilisé le logiciel statistique SAS pour analyser les données (SAS Institute, Cary, NC, États-Unis).

# Résultats

Les principales caractéristiques de la population générale sont résumées dans le tableau II
                     . Au suivi médian de 18,3 mois (IQR : 8,4 à 34,7 mois), le taux de résultats FN était de 5,7 % (24/419). Nous avons eu 87,1 % (365/419) de résultats VN, 4,3 % (18/419) de résultats VP et 2,9 % (12/419) de résultats FP (tableau III
                     ). Les groupes FN versus VF, VN et FP étaient comparables en termes d’âge, de sexe, taux de leucocytes et taux de CRP préopératoire, de délai depuis la dernière chirurgie, de prise d’antibiotiques dans les 21 jours précédant l’intervention (tableau II).

Les valeurs intrinsèques du test PCR pour le diagnostic des SARM et des CoNSRM dans le cadre des IOAM étaient : une sensibilité de 42,86 % et spécificité de 96,82 % ; la VPP était de 60 % et la VPN de 93,83 % (tableau III). Après exclusion des tests PCR avec antécédent d’ouverture cutanée lors du traumatisme initial, les valeurs diagnostiques du test PCR étaient de 70 % de sensibilité, 96,41 % de spécificité, 63,64 % de VPP et 97,29 % de VPN.

Dans 9,1 % des cas (38/419), l’antibiothérapie instaurée après réception du test PCR n’était pas adaptée (tableau IV
                     ). Ces 38 cas correspondaient respectivement à 24 FN pour la détection de SRM et 14 tests vrais-négatifs mais pour lesquels les bactéries étaient résistantes au céfépime (10 Enterococcus spp., 1 Achromobacter spp., 1 Clostridium spp., 1 Pseudomonas aeruginosa, 1 Bacillus cereus). Dans 2,9 % des cas (12/419) l’antibiothérapie était prolongée à tort alors que dans 88 % des cas (369/419), le résultat du test permettait une adaptation correcte et précoce de l’antibiothérapie (tableau IV).

Le taux d’échec de prise en charge infectieuse pour le groupe FN n’était pas significativement différent de l’autre groupe avec respectivement 20,8 % (5/24) versus 17,7 % (70/395) (p
                     =0,79) (figure 2
                     ).

Au total il y a eu 75 échecs infectieux (26 réinfections, 33 superinfections, 9 amputations pour contrôle de l’infection, 5 traitements suppressifs et 2 décès liés à l’infection). Dans le détail parmi les 5 échecs de prise en charge infectieuse du groupe FN : il y avait 2 récidives d’infections, 2 superinfections et une antibiothérapie suppressive. Parmi les 70 échecs de prise en charge infectieuse du groupe VP+VN+FP, il y avait 24 récidives d’infections, 31 superinfections, 9 amputations pour contrôle de l’infection, 4 antibiothérapies suppressives et 2 décès liés à l’infection.

Parmi les facteurs étudiés par analyses bivariées, seule l’existence d’une ouverture cutanée lors du traumatisme initial (p
                     =0,005) et une infection polymicrobienne (p
                     <0,001) étaient des facteurs de risque d’avoir un test faux-négatif (tableau V
                     ).

# Discussion

Cette étude présente les résultats d’une stratégie innovante de détection précoce des SRM dans les IOAM. Il s’agit de la plus grande série de tests PCR GeneXpert® SSTI-MRSA dans les IOAM et la première à évaluer les résultats et les facteurs de risque d’avoir un résultat FN. Cette approche permet d’adapter rapidement l’antibiothérapie chez des patients subissant parfois de multiples prises en charge chirurgicales. La prise en charge des patients infectés à SRM aboutit classiquement à des résultats moins bons que la prise en charge des SAMS et CoNSMS [7]. Diminuer la durée d’utilisation des antibiotiques actifs sur les SRM lorsque c’est possible nous semble pertinent afin de diminuer la pression de sélection antibiotique sur les cocci à gram positif [10]. La spécificité de 96,82 % et la VPN de 93,83 % sont intéressantes, mais étant donnée la faible prévalence des infections à SRM la sensibilité et la VPP apparaissent basses. La majorité des résultats FN sont liés à la présence de CoNSRM aux cultures (50 %). Cela pourrait être expliqué par le fait que le test GeneXpert® MRSA est conçu à l’origine pour la détection du SARM dans la peau et les tissus mous [18–20], avec des indications étendues dans le sang [21,22] et les échantillons ostéoarticulaires prothétiques [12,13,23].

L’adaptation rapide des résultats présente un risque de ne pas effectuer une couverture antibiotique complète chez certains patients (9,1 % dans notre série). En effet, il y a dans le groupe VN, 14 bactéries résistantes à l’antibiothérapie instaurée après adaptation au résultat du test. Sept de ces 14 (50 %) patients ont présenté un échec de prise en charge infectieuse. Dix de ces 14 (71,4 %) patients présentaient une ouverture cutanée au moment du traumatisme initial et les sept échecs de prise en charge présentaient un antécédent d’ouverture cutanée au moment du traumatisme initial. Le taux de faux-négatif de 5,7 % est faible et semble concordant avec les données de la littérature [11,12]. La prévalence des SRM étant rare, nous avons comparé le taux d’échec de prise en charge infectieuse des FN à l’ensemble de la population et non aux VP afin d’augmenter la puissance de notre étude. Comme beaucoup d’auteurs, et bien que cela augmente notre taux d’échec nous avons inclus l’antibiothérapie suppressive dans les un échecs infectieux car dès la rédaction du protocole nous avions fait ce choix afin d’obtenir le maximum de sécurité sur la définition des succès et des échecs [24]. Ce traitement reste controversé pour les ostéosynthèses avec un arrêt du traitement suppressif généralement effectué après consolidation ou ablation du matériel.

Concernant les facteurs de risque de résultat FN, la présence de groupes bactériens multiples ne semble pas pouvoir être anticipée cependant, la présence d’une ouverture cutanée lors du traumatisme initial pourrait faire évoluer nos pratiques avec une exclusion de ces patients du protocole au vue de l’amélioration des valeurs diagnostiques du test après leur exclusion. Nous préférons une association d’antibiothérapie incluant le céfépime plutôt que pipéracilline–tazobactam en raison de son efficacité comparable dans la prise en charge des IOAM [25], et de la possibilité de son utilisation en sous-cutanée.

Cette étude rétrospective présente certaines limites inhérentes telles que la fiabilité des informations provenant des dossiers médicaux, des données incomplètes, des erreurs de transcription et une forte hétérogénéité des prises en charge chirurgicales. Cependant tous les dossiers ont bénéficié d’une RCP et deux observateurs ont comparé les résultats du test PCR aux cultures conventionnelles. Le nombre de données manquantes était faible car l’intégralité des dossiers médicaux étaient informatisés et tous les patients pris en charge dans le CRIOAC font l’objet d’une fiche de suivi qui ne peut être validée que lorsque les données sont complètes. Les traitements chirurgicaux et infectieux sont variés mais ils étaient toujours standardisés et adaptés au cas par cas par l’équipe multidisciplinaire du CRIOAC afin d’augmenter l’homogénéité. Nous utilisons la culture comme test de référence pour déterminer l’existence d’une infection et comparer le résultat du test, mais même si les cultures restent imparfaites avec des erreurs potentielles comme tous types de prélèvement, elles restent le gold standard même en cas d’utilisation de test de séquençage [26,27].

# Conclusion

Le test PCR GeneXpert® MRSA/SA SSTI dans le cadre des IAOM pour la détection des SRM présente une sensibilité de 42,86 %, une spécificité de 96,82 %, une VPP de 60 % et une VPN de 93,83 %. L’utilisation du test PCR nous semble intéressante afin de diminuer la durée d’utilisation d’antibiothérapie très large spectre. Après adaptation selon les résultats du test PCR, 9,1 % des antibiothérapies étaient inefficaces avant adaptation par les antibiogrammes. Les facteurs de risque d’avoir un test faux-négatif étaient en préopératoire une ouverture cutanée lors du traumatisme initial et en postopératoire la présence à la culture de groupes bactériens multiples.

# Déclaration de liens d’intérêts

Théo Martin, Jean-Thomas Leclerc, Marie Titécat, Thomas Amouyel, Barthelemy Lafon Desmurs, et Alain Duhamel déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts. Pierre Martinot et Julien Dartus ont eu une bourse de la SOFCOT. Caroline Loïez déclare en dehors de ce travail percevoir des honoraires comme consultant éducation de Eumedica, MSD et Novartis. Henri Migaud déclare être rédacteur en chef pour Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research et être consultant éducation et recherche pour Corin, Zimmer-Biomet, MSD SERF. En dehors de ce travail, Eric Senneville déclare être consultant pour MSD Correvio, Sanofi, Bayer, Novartis et Zimmer-Biomet. Christophe Chantelot déclare en dehors de ce travail être consultant pour Evolutis et Dedienne santé.

# Financements

aucun.

# Contribution des auteurs

Théo Martin et Jean Thomas Leclerc : collecte des données et rédaction. Pierre Martinot : conceptualisation et rédaction. Marie Titécat et Caroline Loïez : gestion des tests microbiologiques et rédaction. Julien Dartus : conceptualisation et chirurgie et rédaction. Alain Duhamel : gestion des statistiques. Henri Migaud : conceptualisation et chirurgie et gestion du centre CRIOAC et rédaction. Christophe Chantelot et Thomas Amouyel : chirurgie et rédaction. Barthelemy Lafon Desmurs et Eric Senneville : conceptualisation et gestion du centre CRIOAC et rédaction.

# Déclaration sur l’intelligence artificielle

aucune intelligence artificielle n’a été utilisée pour la rédaction du travail soumis.