Les plaies diabétiques se développent souvent de manière chronique et sont notoirement difficiles à traiter. Deux raisons principales en sont la formation d’un biofilm bactérien et des niveaux élevés de stress oxydatif. Pour lutter contre ces deux propriétés indésirables, un nouveau pansement hydrogel a été récemment développé et testé pour ses effets sur la cicatrisation des plaies chez les patients diabétiques. Le rapport est paru dans Communication naturelle.
arrière-plan
On pense que la cicatrisation des plaies se déroule en quatre étapes : la coagulation, l’inflammation, la prolifération et la maturation. Si cela ne se produit pas, des blessures chroniques apparaissent. La plupart surviennent en raison d’une inflammation persistante déclenchée par des signaux pro- et anti-inflammatoires concurrents, entraînant une perte de l’homéostasie rédox.
L’inflammation chronique attire les leucocytes qui sécrètent des espèces réactives de l’oxygène (ROS), une défense contre l’invasion microbienne. Cependant, ces ROS inhibent également la cicatrisation des plaies en endommageant les tissus et cellules vivants à différents niveaux et en favorisant leur dégradation et leur inflammation.
Dans le pire des cas, les cellules situées à l’intérieur et autour du site de la plaie meurent par apoptose et par d’autres types de mort cellulaire programmée en raison de niveaux excessivement élevés de ROS. Les cellules voisines réagissent et finissent par mourir elles-mêmes, provoquant la nécrose grave ou la mort des tissus qui est courante dans de telles blessures. Cela signifie qu’un débridement des tissus, voire des amputations, sont parfois nécessaires pour traiter ces plaies.
La formation de biofilm par les microbes est une autre complication qui conduit à des plaies chroniques et empêche les antioxydants topiques d’agir à la surface de la plaie. Les biofilms consomment les nutriments du lit de la plaie et sécrètent des substances polymères extracellulaires (EPS), qui forment une barrière protectrice contre les cellules immunitaires, les antibiotiques et autres antimicrobiens. De plus, ils restent stables à la surface de la plaie jusqu’à leur retrait médical.
Les microbes du biofilm sont en effet les principales espèces présentes dans les plaies chroniques et sont dans de nombreux cas résistants aux traitements. Le plus souvent, ils sont résistants à la méthicilline. Staphylococcus aureus (SARM) ou résistant aux carbapénèmes Pseudomonas aeruginosa (CRPA).
Les blessures chroniques ont coûté à l’économie plus de 50 milliards de dollars en seulement un an, rien qu’aux États-Unis. Et cette valeur ne fera qu’augmenter à mesure que la population mondiale augmente. Les plaies diabétiques font partie des plaies chroniques les plus courantes et présentent malheureusement, avec environ 31 %, le même risque de décès que le cancer.
L’efficacité des pansements conventionnels pour les plaies chroniques est faible. Les pansements pour plaies chroniques n’ont pas encore été développés en tant que méthodes de traitement indépendantes. Actuellement, les pansements spéciaux pour plaies chroniques nécessitent l’utilisation supplémentaire d’une irradiation ou d’une libération photothermique et laissent des quantités importantes d’antibiotiques ou d’ions métalliques dans la plaie.
La présente étude a été motivée par la nécessité de disposer de pansements améliorés pour les plaies chroniques, suffisants en eux-mêmes, ne contaminant pas la plaie et ne produisant pas d’écoulement indésirable ni de matériel humide.
Les chercheurs ont utilisé un hydrogel, le PPN, composé de polyéthylène glycol réticulé (P.EG) Hydrogel lié au polymère cationique antibactérien très efficace polyimidazolium (P.IM) et l’antioxydant N-acétylcystéine (Ncourant alternatif). L’hydrogel cationique tue les bactéries en les absorbant dans ses pores, puis en les tuant par contact avec les parois des pores.
Le PPN a été conçu pour avoir une double fonctionnalité, neutralisant à la fois la formation de biofilm et le stress oxydatif dans le lit de la plaie. Les deux propriétés fonctionneraient en synergie et favoriseraient la cicatrisation des plaies diabétiques infectées.
Très peu de cet hydrogel pénètre dans la plaie et ne contient aucun antibiotique ni composé métallique. La plaie n’est donc pas contaminée par ces composés une fois le pansement retiré.
Qu’a montré l’étude ?
Le PPN a montré une activité antibactérienne élevée efficacité in vitro. Les formulations d’hydrogel gonflent et absorbent 10 à 12 fois leur poids d’eau d’origine en une heure. Lorsqu’ils ont été testés sur des plaies infectées sur des modèles murins, les hydrogels sont devenus jaune sale en deux jours, probablement en raison de l’absorption de liquide et de bactéries mortes dans la plaie. Cependant, ils sont restés structurellement stables, ce qui suggère qu’ils ne se décomposent pas dans les plaies infectées.
Les chercheurs ont testé ces hydrogels sur un modèle de peau humaine cultivé dans une structure 3D. Cela a démontré une différenciation améliorée des kératinocytes en présence de NAC. De plus, il accélérait la réépithélialisation et donc la fermeture des plaies. Il a notamment été démontré que les pansements à l’argent retardent la prolifération des kératinocytes dans les plaies chroniques.
Ils ont ensuite appliqué l’hydrogel à double fonctionnalité sur des plaies infectées chez des rats diabétiques, qui ressemblaient beaucoup aux plaies diabétiques chez l’homme. Les plaies étaient recouvertes d’un biofilm contenant soit du SARM, soit du CRPA..
Les hydrogels ont démontré une excellente biocompatibilité par rapport aux pansements à l’argent actuellement utilisés. Les plaies infectées traitées avec l’hydrogel ont montré une guérison rapide par rapport à celles des animaux témoins. Le nombre de bactéries a chuté rapidement et fortement au cours des trois premiers jours et est resté faible au cours des deux semaines suivantes.
En revanche, la réduction bactérienne était plus faible pour les pansements à l’argent et les pansements témoins. Les plaies étaient plus petites et présentaient une desquamation minime dans les plaies traitées avec PPN par rapport aux plaies avec des pansements à l’argent ou de contrôle ou sans traitement. En fait, les plaies non traitées présentaient une formation de biofilm et un écoulement de pus accompagné de plaies qui pèlent, signes de réinfection.
Les facteurs de cicatrisation des plaies ont également été trouvés à des concentrations plus élevées dans les plaies traitées avec PPN que dans les plaies non traitées ou traitées de manière témoin. Du collagène plus mature a été trouvé dans la plaie traitée par PPN, indiquant une meilleure régénération de la structure cutanée. Il a été constaté que les deux composantes du PPN contribuent à l’amélioration des résultats par rapport à une seule.
L’hydrogel peut être formulé de différentes manières pour cicatriser des plaies superficielles ou profondes. Les avantages incluent l’absence de contamination de la plaie et le fait qu’aucune irradiation photothermique ou autre méthode de cicatrisation n’est requise.
Quels sont les effets ?
Le PPN élimine d’abord les bactéries du site de la plaie, ce qui réduit le nombre de cellules inflammatoires. Les niveaux de ROS sont réduits par le composant NAC, leur permettant de se diffuser dans l’hydrogel, renforçant ainsi le système immunitaire tout en atténuant le stress oxydatif. Il favorise également la libération de facteurs de cicatrisation.
Enfin, la NAC stimule la différenciation des kératinocytes et la restauration d’une couche épithéliale normale sur la plaie. Tout cela favorise la cicatrisation des plaies.
Ce pansement PPN est antibactérien plus efficace que le pansement à l’argent et est efficace contre le SARM et le CRPA. De plus, il ne provoque pas d’inflammation supplémentaire et accélère la cicatrisation des plaies. La faisabilité de multiples formats pour répondre à différents besoins et son éventuelle extension à d’autres besoins biomédicaux font de cet hydrogel une alternative prometteuse pour le traitement des plaies diabétiques chroniquement infectées.