La Recherche dans nos labos - BIOMATÉRIAUX CÉRAMIQUES ET PHAGOTHÉRAPIE EN CHIRURGIE OSTÉO-ARTICULAIRE

Depuis plusieurs décennies, les céramiques à base de phosphate de calcium sont utilisées comme substituts pour remplacer les défauts osseux en chirurgie ostéo-articulaire. Leur composition minérale est similaire à celle des os et présentent une très bonne bio-activité puisque ces composés biocompatibles induisent les mêmes réponses biologiques que l'os. Ils partagent également avec le tissu osseux des propriétés telles que l'ostéo-conduction et l'ostéo-induction.La pureté, la stœchiométrie¹ , la composition chimique et les caractéristiques granulaires des poudres céramiques sont des paramètres cruciaux pour obtenir des dispositifs aux propriétés physiques et biologiques optimales. Ces matériaux peuvent être disponibles sous forme de ciments injectables, granulés et en solides denses ou macroporeux. Les granules de phosphate de calcium sont généralement sélectionnés pour le comblement osseux classique.

Au laboratoire CERAMATHS, les paramètres de synthèse sont optimisés afin d'avoir un produit répondant aux normes des implants chirurgicaux. Cependant, les prothèses et les substituts osseux implantés peuvent être contaminés et engendrer la formation de biofilms bactériens. Ces biofilms sont responsables des infections ostéoarticulaires puis de leurs récidives. De plus, l’hétérogénéité d'un biofilm permet des synergies bactériennes qui améliorent sa résistance à certains facteurs de stress, dont les antibiotiques. Afin de lutter contre les biofilms infectieux, les matériaux céramiques peuvent être dopés aux bactériophages, lesquels seront progressivement relargués et cibleront les agents bactériens.

¹ La stœchiométrie est un calcul qui permet d'analyser les quantités de réactifs et de produits qui sont en jeu au cours d'une réaction chimique.

Les bactériophages sont des virus qui ont la particularité de n’infecter que les bactéries selon un mode de reconnaissance spécifique. Ils sont donc incapables d’infecter les cellules animales et végétales. La phagothérapie est l'utilisation de bactériophages lytiques qui permet de traiter certaines maladies infectieuses d’origine bactérienne comme les infections nosocomiales à bactéries multi-résistantes. En effet, l’incidence élevée des bactéries multirésistantes (MDR), nous amène à nous approcher de ce qui pourrait être une ère post-antibiotique en médecine. Par conséquent, les propriétés et le potentiel thérapeutique des phages ont été redécouverts et sont récemment devenus un domaine d'intérêt actif car ils ont montré de grandes promesses en tant que traitements alternatifs ou en combinaison avec une antibiothérapie. Pour cela, la phagothérapie par fonctionnalisation de substituts osseux est proposée par le laboratoire CERAMATHS en collaboration avec le laboratoire UGSF CNRS8576, équipe de génétique des enveloppes bactériennes. Les premières études montrent que les dispositifs céramiques chargés en bactériophages peuvent être utilisés comme traitement prophylactique. En effet, les matériaux céramiques à base de phosphate de calcium peuvent être dopés avec un cocktail de phages permettant la désorption de plusieurs phages dans le milieu de prolifération bactérienne conduisant à la lyse des différentes espèces bactériennes simultanément.

Nos travaux montrent également que les phages chargés sur du matériel céramique empêchent l'initiation d’un biofilm et permet de détruire complètement un biofilm préformé de 24h de Staphylococcus aureus après 96  heures d'incubation avec notre dispositif céramique dopés aux bactériophages. De plus, les phages chargés sur les pastilles céramiques n'affectent pas la prolifération cellulaire et protègent les ostéoblastes d'une infection à S. aureus in vitro. Nos matériaux TCP dopés de phages pourraient être un bon dispositif prothétique pour limiter les infections bactériennes en chirurgie ostéo-articulaire et en protégeant contre de telles infections, permettre la prolifération et la colonisation des cellules ostéoblastiques sur le support inorganique après implantation. Cependant, Il est indispensable d'utiliser un phage ou un cocktail de phages ciblé contre les germes situés sur le site infectieux du patient. La relation phage/espèce bactérienne étant spécifique, il est important d'avoir identifié au préalable les agents étiologiques et cela reste un problème non résolu faisant de cette méthode une thérapie curative plutôt qu'une thérapie préventive à ce jour