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L'infection est l'invasion de l'organisme par un agent pathogène (bactérie, virus, champignon, parasite) ayant son propre cycle de vie indépendant de l'hôte. Le modèle SIR décrit la dynamique épidémique de la population : le nombre de reproduction de base R = / détermine si l'infection se propage (R > 1) ou s'éteint (R < 1). La vaccination réduit la fraction sensible S jusqu'à ce que R_effect = R·S/N < 1 (immunité collective).

Le modèle intra-hôte de Perelson décrit la dynamique de l'infection chez le patient : les cellules cibles (T : hépatocytes dans l'hépatite B, lymphocytes CD4 dans le VIH) sont infectées par le virus (_v), produisent des virions (p) qui sont éliminés (c). En labsence de traitement, le VIH a un R intra-hôte 8-10 : sans traitement antirétroviral, la réplication virale détruit inexorablement les CD4. Les antiviraux réduisent p (inhibiteurs de protéase) ou _v (inhibiteurs d'intégrase/transcriptase).

La cinétique de destruction bactérienne par les neutrophiles suit celle de Michaelis-Menten : à faibles concentrations bactériennes (B << K_sat), la destruction est linéaire en B (destruction efficace) ; à des concentrations élevées (B >> K_sat), tuant les saturés (les neutrophiles sont « submergés »). Chez les patients neutropéniques (N < 500 cellules/mL), k_kill·N est si faible que même une bactériémie de faible densité peut évoluer vers une septicémie.

L'activité bactéricide de l'antibiotique est régie par des paramètres PK-PD spécifiques au mécanisme d'action : -lactamines (dépendant du temps : efficacité lorsque t > CMI est le pourcentage le plus élevé de la plage) ; aminoglycosides et fluoroquinolones (dépendant de la concentration : le rapport C_max/CMI ou AUC/CMI est le paramètre prédictif). Loptimisation PK-PD guide le dosage pour maximiser leffet bactéricide et minimiser lémergence de résistances.

Le sepsis est la réponse inflammatoire systémique incontrôlée à une infection : les médiateurs inflammatoires (IL-6, TNF, IL-1) dépassent le seuil M_thresh dysfonctionnement endothélial coagulopathie défaillance multiviscérale (D_org 1). Le score SOFA (Sequential Organ Failure Assessment) quantifie D_org pour 6 systèmes (respiratoire, coagulation, foie, cardiovasculaire, SNC, rénal). Un score SOFA 2 définit un sepsis ; le choc septique s'ajoute une hypotension réfractaire + lactate > 2 mmol/L.

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