U.S. Food and Drug Administration

ITG SUBJECT : LES PYROGÈNES, TOUJOURS UN DANGER

Introduction

L’avènement de l’aiguille hypodermique a fourni une nouvelle voie d’administration des médicaments. \Cependant, si l’on se réfère à ce qui se fait aujourd’hui, les premiers médicaments parentéraux étaient rudimentaires et peu sûrs dans la mesure où l’utilisation accrue de ces premières solutions d’injection a entraîné leur lot d’infections, de réactions indésirables aux médicaments, de fièvres d’étiologie inconnue et même de décès dus à un choc. Les premiers travailleurs dans le domaine de la microbiologie étaient perplexes quant au fait que des fièvres sporadiques résultaient de l’injection de solutions même stériles.

Les solutions d’injection modernes sont plus sûres, mais la littérature \2\N continue de faire état d’effets indésirables. Dans ce numéro, nous partageons les préoccupations du patient qui ne peut pas prendre de liquides par la bouche, en raison d’une chirurgie ou de certains types de maladies, et qui pourrait subir les conséquences de toxines indésirables connues pour être des substances produisant de la fièvre, si elles sont présentes dans le produit parentéral. Nous espérons montrer les avantages de ce qui a été appris dans ce domaine.

Historique – Les pyrogènes

On savait, dans la dernière partie du 19e siècle, que certaines solutions parentérales provoquaient une augmentation marquée de la température corporelle. Les agents producteurs de fièvre n’étaient pas connus. Les maladies dues à cette « substance fébrile » étaient décrites de diverses manières, notamment sous le nom de « fièvre d’injection », « fièvre d’eau distillée » et « fièvre saline ». Aujourd’hui, les pyrogènes bactériens sont reconnus comme l’agent causal responsable d’un grand nombre de ces premières fièvres et de beaucoup d’autres effets biologiques décrits comme secondaires à la thérapie parentérale. A partir de là, nous pouvons comprendre pourquoi le plus grand soin doit être apporté à la préparation et à l’utilisation des solutions injectables pour exclure le pyrogène subreptice.

Défense naturelle et pyrogènes

En tant qu’humains sains soumis à une distribution universelle de microbes dans l’environnement, nous coexistons avec le monde microbien. Ordinairement, les défenses naturelles de l’organisme limitent les microbes et leurs métabolites (toxines, etc.) aux zones où ils peuvent être tolérés, comme sur la peau et dans le tube digestif. La voie parentérale d’administration d’un médicament permet à un pyrogène, s’il est présent, de contourner les défenses normales de l’organisme. La réponse de l’hôte est médiée par les leucocytes (globules blancs) qui libèrent à leur tour leur propre type de pyrogène (pyrogène endogène), ce qui déclenche la réponse fébrile et une multitude d’autres réactions biologiques.

Effets biologiques des endotoxines

La grande variété des effets biologiques attribués aux pyrogènes bactériens a suscité un intérêt considérable. \3\, \4\ Les réactions de l’hôte aux pyrogènes devraient se situer dans les catégories suivantes : 1) production de fièvre, 2) choc, et 3) modifications des fonctions physiologiques.

La fièvre est un effet bien connu, d’où le terme « pyrogène ». Environ une heure après l’injection de pyrogènes à des lapins (ou à l’homme), on observe une augmentation de la température corporelle. Lorsque les pyrogènes bactériens sont injectés en quantités suffisantes, peut-être en microgrammes, la fièvre produite s’accompagne de frissons, de courbatures, d’une élévation de la pression artérielle et éventuellement d’un état de choc et de mort. A partir de plus petites quantités injectées, le corps présente une perméabilité capillaire accrue et une grande variété d’autres changements circulatoires. Des exemples de ces changements sont montrés par une réduction suivie d’une augmentation du nombre de globules blancs, des hémorragies tumorales et des changements dans les pressions veineuses.

Dans des cas particuliers, les pyrogènes peuvent démontrer le phénomène de Shwartzman. Il s’agit d’une réaction hémorragique sévère avec nécrose localisée. Il peut être mis en évidence chez un lapin auquel on injecte d’abord par voie sous-cutanée un pyrogène bactérien, puis le lapin est injecté par voie intraveineuse 24 heures plus tard avec le même pyrogène. Le site de l’injection ultérieure devient bleu au centre et rouge à la périphérie.

La tolérance aux pyrogènes est une autre réaction importante qui se développe lorsque les animaux reçoivent des injections répétées d’un pyrogène. Une sensibilité réduite à ce même pyrogène et à d’autres pyrogènes se développe, ce qui annule la réponse fébrile et exige que l’animal tolérant soit retiré de tout autre test pyrogène. La « sensibilité » signifie que l’animal réagit à une quantité minimale de matériel pyrogène. Bien que le lapin soit l’animal de laboratoire le plus souvent utilisé, l’homme est considéré comme le plus sensible aux pyrogènes.

Toxines bactériennes

Il existe deux types généraux de toxines bactériennes. \5\ Les exotoxines sont produites pendant la phase de croissance de certains types de bactéries et sont libérées dans le milieu ou les tissus. Les exotoxines sont de nature protéique et leurs réactions sont spécifiques. Par exemple, Clostridium botulinum produit une exotoxine d’une puissance inhabituelle qui n’affecte que les tissus neurologiques. D’autres exemples bien connus d’exotoxines sont la toxine tétanique, la toxine de Shiga et la toxine diphtérique.

Les endotoxines sont un autre type de toxine qui peut être extrait d’une grande variété de bactéries gram-négatives. Le terme « endotoxine » est généralement interchangeable avec le terme « pyrogène », bien que tous les pyrogènes ne soient pas des endotoxines et que les tests de pyrogène seuls ne puissent pas être utilisés entièrement pour la détection et la caractérisation des endotoxines microbiennes. Des doses plus élevées d’endotoxine que d’exotoxine sont nécessaires pour produire un effet létal chez l’animal de laboratoire. Les effets produits par les endotoxines sur l’hôte sont systémiques, comme la fièvre et des réactions corporelles générales, plutôt que des effets strictement neurologiques, comme c’est le cas pour la plupart des exotoxines. Les endotoxines se trouvent principalement dans les bactéries gram-négatives et sont obtenues après la mort et l’autolyse des cellules. Les endotoxines sont extraites de la structure cellulaire (paroi cellulaire) et associées à celle-ci. De bons exemples de bactéries productrices de pyrogènes sont S. typhosa, E. coli et Ps. aeruginosa.

Propriétés supplémentaires des pyrogènes

En énumérant les propriétés supplémentaires, on peut dire que les pyrogènes : (1) sont connus pour être constitués biochimiquement d’une substance lipide-polysaccharide-peptide ; (2) sont thermostables à la température de l’eau bouillante ; (3) ont une toxicité aiguë relativement faible pour l’homme ; (4) démontrent un faible ordre de réponse immunitaire ; et (5) peuvent être produits à partir de bactériémies gram-négatives persistantes qui pourraient avoir un taux de mortalité de 50 %. \6\

Les médecins ont pour consigne de rechercher immédiatement la cause des bactériémies persistantes. Les sources possibles pourraient être une phelbite au niveau du site du cathéter, du matériel de perfusion ou de la solution parentérale. Il est intéressant de noter que la prise en charge des patients en choc pyrogène inclut l’administration de liquides parentéraux (espérons-le non pyrogènes).

Faire en sorte que ce soit apyrogène

Les procédures bactéricides telles que le chauffage, la filtration ou les techniques d’adsorption n’éliminent pas les pyrogènes des solutions parentérales. Tous les ingrédients doivent être maintenus apyrogènes en premier lieu. Pour cette assurance, le fabricant effectue des tests complets de dépistage des pyrogènes sur tous les ingrédients des médicaments parentéraux et veille à leur stockage correct avant l’utilisation. Idéalement, le fabricant reconnaît les étapes critiques des opérations de fabrication qui pourraient permettre la croissance de bactéries productrices de pyrogènes, et il surveille ces zones régulièrement. Par exemple, l’eau des réservoirs de stockage serait testée pour détecter la présence de pyrogènes et le fabricant insisterait sur des temps de stockage minimums afin que seule de l’eau apyrogène soit utilisée. L’eau apyrogène, en tant qu' » eau pour injection  » décrite dans l’USP, est le cœur de l’industrie des produits parentéraux.

Le dosage des pyrogènes – USP

L’USP actuelle décrit clairement le dosage des pyrogènes. L’USP XIX considère qu’une solution est pyrogène lorsque 10 m1/kg sont injectés dans un lapin et qu’il y a une élévation de température de 0,6 C ou plus pour n’importe quel lapin, ou une élévation totale de plus de 1,4 C pour trois lapins dans un groupe d’essai de trois lapins. La méthode officielle du lapin demande beaucoup de temps, de dépenses, de formation et d’expérience pour être maîtrisée. Il existe peu de raccourcis. La conséquence de ne pas tester les pyrogènes pourrait être encore plus coûteuse en termes de réactions des patients et de rappels de médicaments.

Dosage des pyrogènes – Lysat d’amibocyte de limule

De nombreux laboratoires effectuent des dosages de pyrogènes au moyen de la méthode de test du lysat d’amibocyte de limule (LAL).

La méthode LAL est utile notamment pour le dépistage des produits qu’il n’est pas pratique de tester par la méthode du lapin. Les produits les mieux testés pour les endotoxines par les techniques LAL sont les produits radiopharmaceutiques, les anesthésiques et de nombreux produits biologiques. Essentiellement, la méthode LAL fait réagir l’hémolymphe (sang) d’une limule (limulus polyphemus) avec une endotoxine pour former un gel. La quantité d’endotoxine qui se gélifie est déterminée à partir de techniques de dilution comparant la formation de gel d’un échantillon test à celle d’un pyrogène de référence, ou à partir de méthodes spectrophotométriques comparant l’opacité de la formation de gel d’un échantillon test à celle d’un pyrogène de référence. Le test LAL est considéré comme spécifique de la présence d’endotoxines et est au moins cent fois plus sensible que le test du lapin. \La méthode LAL permet de mettre en évidence des quantités d’endotoxines de l’ordre du picogramme. Bien que la méthode LAL soit une méthode de test pyrogène relativement récente, il a été démontré qu’une grande variété de dérivés polysaccharidiques donnent des résultats positifs au test de limulus et présentent également une activité fébrile. Il est également avéré que certaines substances interfèrent avec le test LAL, même en présence de pyrogènes.

Certaines entreprises utilisent le test LAL pour le dépistage des pyrogènes dans les matières premières, et assurent le suivi avec des tests pyrogènes sur le produit final au moyen du test USP sur les lapins. Le test LAL pour les pyrogènes dans les médicaments nécessite une modification de la NDA sur la base d’un produit individuel. Les réactifs du test LAL sont autorisés par le Bureau des produits biologiques. Pour les dispositifs, une entreprise doit faire approuver son protocole par le directeur du Bureau des dispositifs médicaux avant de pouvoir remplacer le lapin par le test LAL. \10\ L’avenir du test LAL semble prometteur dans la mesure où il est envisagé de l’inclure dans l’USP, mais il ne s’agit pas d’une méthode officielle pour le moment.

Ce qui est certain, c’est que les pyrogènes restent une source potentielle de danger lors de l’utilisation de la thérapie parentérale. L’exclusion totale des pyrogènes nécessite notre surveillance continue relative à la fabrication des médicaments parentéraux. \a)\Parenteral (para = au-delà ; enteron = intestin) Non pas par le tube digestif mais par une autre voie, telle que sous-cutanée, intramusculaire, intraveineuse, intraspinale, etc.

\b)\Pyrogène – agent fébrifuge d’origine bactérienne ; endotoxine. Dictionnaire médical illustré de Dorland. 25e E.W.B. Saunders, Philadelphie.

1. Singer, Charles Joseph ; Underwood, Edgar Ashworth. Une brève histoire de la médecine. 2e éd., 1962. Oxford Univ. Press, NY, et Oxford.
2. Hindman, S. H. et al. « Pyrogenic Reactions During Haemodialyzing Caused by Endotoxin. » Lancet 2 (7938) : 732-4, 18 oct. 1975.
3. Kadis, Solomon ; Weinbaum, George ; Ajl, Samuel J. ; Microbial Toxins Vol. IV & V. 1971 Academic Press, NY & London.
4. Davis, Bernard E., et al. Endotoxines : Textbook of Microbiology, pp 615-7. Quatrième impression. Division médicale de Hoeber. Harper & Row Publishers, NY.
5. Stainer, Roger Y. ; Doudoroff, Michael ; Adelberg, Edward A. Le monde microbien, Prentice Hall, Inc., 3e éd, 1970.
6. Krupp, Marcus A. & Chatton, Milton J. ; Current Medical Diagnosis and Treatment. p. 775, Lange Medical Publications, 1975, Los Altos, CA
7. Rastogi, S. C. ; Hochstein, H. D. ; Seligman, E. B. Jr. ; « Détermination statistique de la teneur en endotoxine du vaccin contre le virus de la grippe par le test du lysat d’amibocyte de Limulus ». J. Clin Microbiol 6(2) : 144-8, août 1977.
8. Nandan, R. ; Nakashima, C. Y., Brown, D. R. ; « Detection of Endotoxins in Human Blood and Plasma ». Un test pyrogène in-vitro amélioré. Clin Chem 23(11) : 2080-4 Nov. 1977.
9. Wachtel, R. E. ; Tskji, K. ; « Comparison of Limulus Amoebocyte Lysates and Correlation with the USP Pyrogen Test ». Appl. Environ. Microbiology 33(6) 1265-9, juin 1977.
10. Docket No. 77N-0282 tel que trouvé dans FR Doc. 77-31926 File 11-3-77 (Vol. 42, No. 213 — vendredi 4 novembre 1977) et tel que trouvé dans FR Doc. 78-623 Dossier 1-12-78 (Vol. 43, n° 9 — vendredi 3 janvier 1978)

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