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Comment prévenir la colonisation d’implants par des pathogènes?

La prévention de la colonisation des implants par des pathogènes responsables d’infections nosocomiales est une préoccupation médicale et économique majeure. L’immobilisation de molécules antimicrobiennes sur ces matériaux pourrait permettre d’empêcher leur contamination par des bactéries ou des levures. Dans ce contexte, des chercheurs de l’Institut Charles Sadron de Strasbourg (ICS, CNRS) et de l'unité Biomatériaux et ingénierie tissulaire (Inserm/Unistra) viennent de mettre au point le premier revêtement biocompatible auto-défensif vis-à-vis à la fois des bactéries et des levures, destiné à recouvrir les implants médicaux. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue Advanced Functional Materials.

Les implants médicaux sont très largement utilisés en chirurgie, lors du remplacement de tissus défectueux ou manquants, pour l’administration de gaz, de médicaments et d’alimentation par l’intermédiaire de cathéters. La prévention de la colonisation de ces implants par des pathogènes (bactéries ou levures) est une préoccupation médicale et économique majeur. En effet, l’infection par des micro-organismes reste une des complications les plus sérieuses après un acte chirurgical ou la mise en place d’un cathéter. Chaque année en Europe, 5% des patients admis dans les hôpitaux contractent une maladie nosocomiale et 10% d’entre eux en meurent[1]. Certains pathogènes multi-résistants aux antibiotiques conventionnels adhèrent au dispositif implanté et se multiplient jusqu’à former un biofilm à l’origine de maladies associées aux soins. L’immobilisation de molécules antimicrobiennes sur des biomatériaux pourrait être une alternative envisageable pour empêcher la formation de tels biofilms.

Dans ce contexte, les chercheurs viennent de mettre au point le premier revêtement biocompatible auto-défensif vis-à-vis à la fois des bactéries et des levures[2]. Ce revêtement, obtenu par la technique couche-par-couche, est à base de polysaccharides, le chitosan (CHI) et l’acide hyaluronique (HA). Il contient également de la cateslytine (CTL), un peptide endogène antibactérien et antifongique qui a été greffé sur HA (HA-CTL).

La libération des peptides antimicrobiens (CTL) est obtenue par le pathogène lui-même qui produit l’enzyme responsable de la dégradation du revêtement. Il empêche donc la prolifération des bactéries de Staphylococcus aureus et des levures Candida albicans à son contact. Ces pathogènes, parmi les plus communs et virulents responsables des maladies nosocomiales, produisent de la hyaluronidase, une enzyme responsable de la dégradation du film et de la libération de CTL. La libération du CTL antimicrobien favorise ainsi l’élimination des pathogènes.

La biocompatibilité de ces films a également été testée vis-à-vis des cellules humaines. Les films de CHI/HA-CTL, sans être cytotoxiques c’est-à-dire sans nocivité pour les cellules, inhibent l’adhésion des fibroblastes humains (cellules du tissu conjonctif). Ces propriétés permettent d’envisager pour ces revêtements polymériques innovants des applications médicales particulièrement efficaces contre le développement d’infections microbiennes lors d’interventions chirurgicales ou après la pose de cathéters intravasculaires.

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Revêtements à base de polysaccharides, polymères biocompatibles, permettant d’immobiliser la cateslytine (étoile verte), un peptide à la fois antibactérien et antifongique. Ce revêtement est dégradé par une enzyme, la hyaluronidase, sécrétée par la bactérie Staphyloccoque doré et la levure candida albicans, pathogènes les plus virulents rencontrés lors des maladies nosocomiales. Le peptide libéré en solution favorise ainsi l’élimination des pathogènes.

[1] J. P. Guggenbichler, O. Assadian, M. Boeswald, A. Kramer, GMS Krankenhauhygiene Interdisziplinar 2011, 6, 1.

[2] Ce travail est soutenu par la Région Alsace et l’Institut Carnot MICA.

Référence

G. Cado, R. Aslam, L. Séon, T. Garnier, R. Fabre, A. Parat, A. Chassepot, J.-C. Voegel, B. Senger, F. Schneider, Y. Frère, L. Jierry, P. Schaaf, H. Kerdjoudj, M.-H. Metz-Boutigue, F. Boulmedais
“Self-defensive biomaterial coating against bacteria and yeasts: polysaccharide multilayer film with embedded antimicrobial peptide”
Adv. Funct. Mater 16 avril 2013, DOI: 10.1002/adfm.201300416.