Feu vert pour les pansements de couleur

23. août 2016
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Souvent les patients brûlés prennent des antibiotiques par précaution. Mais les tests ne confirment pas toujours une infection. Afin d’éviter un traitement antibiotique inutile, les chercheurs ont mis au point un pansement qui change de couleur lorsque la plaie est infectée.

Peu de temps après sa formation, les plaies sont colonisées par les bactéries de la peau environnante ou de l’environnement avec parmi elles des agents pathogènes opportunistes. Ces agents pathogènes sont ubiquitaires et peuvent causer des maladies chez des personnes ayant un système immunitaire affaibli ou d’autres déficits. Dans de nombreux cas, après la colonisation de la plaie, la population bactérienne reste peu développée, ainsi, elle ne gêne pas le processus de cicatrisation. Le traitement antibiotique n’est donc pas nécessaire dans ce cas.

Parfois, cependant, les bactéries se multiplient tellement que le système immunitaire du patient ne parvient plus à les contrôler. Les agents pathogènes pénètrent dans le tissu, et cela se traduit par une infection cliniquement significative. Les plaies par brûlure présentent un risque extrêmement élevé d’infection des plaies. En effet, elles couvrent souvent une grande surface et les complications immunologiques qui suivent la blessure thermique rendent vulnérables à ce type de problèmes. Cependant, il est aujourd’hui encore difficile pour les médecins de se prononcer sur la présence d’une infection dès les premières visites au chevet du patient. Des symptômes tels que la fièvre peuvent ou non résulter d’une infection bactérienne. Les méthodes permettant un diagnostic fiable peuvent prendre jusqu’à 48 heures. Mais pendant ce temps, des complications telles qu’une septicémie, un choc septique ou la mort peuvent se produire. Les patients reçoivent donc souvent par précaution un antibiotique.

Un problème : la résistance aux antibiotiques

 L’utilisation fréquente d’antibiotiques dans les hôpitaux, mais aussi dans l’agriculture, conduit à une résistance bactérienne, de sorte que les médicaments deviennent inefficaces. Il se forme alors une résistance appelée secondaire due à des événements génétiques tels que des mutations ou des transferts de gènes de résistance et une sélection ultérieure. Une approche importante pour prévenir la résistance aux médicaments est, par conséquent, l’utilisation des antibiotiques de manière sélective. « Si nous ne réagissons pas rapidement dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques, cela signifiera la fin de la médecine moderne », dit le Chief Medical Officer britannique Dame Sally C. Davies en 2015 au cours du World Health Summit. L’Organisation mondiale de la santé met aussi en garde contre une ère « post-antibiotiques », durant laquelle les infections ordinaires et les blessures mineures pourraient être fatales.

Un bandage médical qui change de couleur

Un pansement médical qui change de couleur lorsque la plaie est infectée aiderait à éviter un traitement antibiotique inutile et à détecter les infections à un stade précoce. Il a été développé par des scientifiques du groupe de Toby Jenkins [Paywall] de l’Université de Bath au Royaume-Uni, en collaboration avec le Centre de recherche sur les brûlures chez les enfants à l’hôpital pour enfants de Bristol et l’Université de Brighton. « Notre pansement médical fonctionne en libérant un colorant fluorescent sous formes de nanocapsules. Celui-ci est libéré grâce aux toxines secrétées par les bactéries pathogènes dans la plaie », explique le chef de projet, Toby Jenkins.

Les nanocapsules imitent les cellules cutanées. Elles ne se désagrègent que lorsque les bactéries toxiques sont présentes. Les bactéries inoffensives qui vivent sur la peau saine sont sans effet sur les capsules. Cela permet aux médecins de déterminer rapidement si une blessure est infectée ou non sans retirer le pansement. « Cela peut vraiment aider à sauver des vies », a déclaré Toby Jenkins, euphorique. Brian Jones du Département de microbiologie moléculaire et médicale de l’Université de Brighton ajoute : « Cette nouvelle technologie de pansement ne va pas uniquement aider les médecins à offrir aux patients les meilleurs soins possibles contre les brûlures, mais elle pourrait aussi nous apprendre beaucoup sur la façon dont débutent les infections et comment elles interfèrent avec le processus normal de cicatrisation. Cela pourrait conduire à de nouveaux progrès dans le traitement des infections. »

L’étude

Le pansement de l’équipe de recherche de Toby Jenkins se compose d’un film d’agarose hydrogéné, dans lequel un mélange de vésicules avec un colorant fluorescent et de l’agarose est distribué. L’équipe de recherche a utilisé comme colorant la 5,6-carboxyfluorescéine. Au-delà d’une certaine concentration, cette substance forme des dimères. Un dimère est une molécule qui se compose de deux blocs identiques ou légèrement différents. Dans les nanocapsules, le colorant est concentré à l’avant, de sorte qu’il forme des dimères et n’est donc pas fluorescent (Self-Quenching). Mais s’il est libéré, il est alors dilué et devient vert fluorescent. La sensibilité du pansement dépend de la souche pathogène. Elle est d’autant plus élevée que les bactéries pathogènes créent des biofilms. Les biofilms sont des films minces de mucus dans lequel les agents pathogènes sont organisés. Ils protègent les bactéries du système immunitaire ainsi que des antimicrobiens comme les antibiotiques. Un biofilm est fabriqué dans plus de six infections bactériennes sur dix.

Le pansement a été testé avec les biofilms et les surnageants de culture de bactéries qui créent le plus souvent des complications : Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa et Enterococcus faecalis. Pour cela, les chercheurs ont inoculé une membrane en polycarbonate avec les bactéries appropriées et les ont laissé pousser pendant un certain temps dans des conditions spécifiques. L’équipe de chercheurs a utilisé comme témoins négatifs des tampons HEPES et des bactéries non pathogènes Escherichia coli. Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa, ainsi que le pathogène Enterococcus faecalis, ont montré une activité fluorescente forte et claire qui était absente dans les contrôles négatifs.

La structure et les propriétés du biofilm dépendent de l’environnement physique. Pour cette raison, l’équipe de recherche a alors testé deux biofilms différents de Staphylococcus aureus. L’un d’eux maintenait les bactéries dans un environnement « calme », c’est-à-dire dans des conditions statiques, dans un environnement à faible cisaillement. L’autre a été créé dans des conditions environnementales dynamiques dans un milieu d’écoulement. Lorsque le pansement était en contact avec les « biofilms statiques », les scientifiques ont observé une meilleure fluorescence que pour les « biofilms dynamiques ».

Cependant, les auteurs indiquent que le biofilm n’a pas été étudié plus en détail, de sorte qu’il pourrait y avoir des différences en fonction de l’épaisseur du film. Puisque ce modèle ne correspond pas entièrement aux conditions réelles présentes dans une plaie, le groupe de Toby Jenkins a testé le bandage médicale sur du tissu de porc thermiquement endommagé. 24 heures après l’application de la bactérie, les chercheurs ont été capables de détecter la colonisation de la plaie et un film ressemblant à une gelée. Si le pansement est alors appliqué sur le tissu, le même phénomène est observé pour toutes les plaies infectées, y compris celles traitées par Enterococcus faecalis : la fluorescence apparaît dans les six heures suivant l’application. Les contrôles négatifs sont, quant à eux, restés incolores.

Et après ?

Les scientifiques prévoient de tester les pansements sur des échantillons prélevés sur des patients avec des blessures par brûlure. Pour cela, le groupe du Medical Research Council a reçu environ un million de livres sterling. Dans environ quatre ans, le pansement devrait être disponible sur le marché. En outre, le groupe dirigé par Toby Jenkins veut développer un pansement dont la couleur dépend du pathogène qui provoque l’infection de la plaie.

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Le Dr. Amber Young (à gauche) et le Dr Toby Jenkins testeront les prototypes de pansement sur des échantillons de plaies de victimes de brûlures (Source : Université de Bath).

Le risque d’infection bactérienne n’est pas uniquement important dans les plaies par brûlures. « Les infections sur sonde urinaire sont un problème tellement répandu qu’actuellement toute personne qui a une sonde pour plus de sept jours reçoit une thérapie antibiotique […]», a déclaré Toby Jenkins. Pour cette raison, les scientifiques ont développé un revêtement chimique qui peut être utilisé avec les sondes existantes. Il se compose de deux couches. La première couche se dissout lorsque l’urine est alcaline à cause d’une infection par Proteus mirabilis. La couche sous-jacente est constituée d’un gel avec un colorant non toxique. Si ce colorant libéré, il passe dans le sac d’urine où il devient jaune vif.

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