Nettoyage des surfaces métalliques vis-àvis des protéines et du risque prion : Etudes des interfaces protéines/métal

Cleaning of metal surfaces with respect to proteins and prion risk. Study of proteins/metal interfaces

• Auteur / Autrice : Marlène Richard
• Direction : Jean-Michel Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydes métalliques

Protéines

Désinfection

Mots clés libres

Nettoyage

Métal

Prion

Westrn-blot

Interface

Enzyme

Xps

Résumé

Le nettoyage des dispositifs médicaux (DM) réutilisables est essentiel et doit être efficace avant les phases de stérilisation ou de désinfection. A l'heure actuelle, peu de méthodes sont disponibles pour évaluer l'efficacité du nettoyage vis-à-vis de souillures organiques. Avec l'émergence du risque prion et la résistance exceptionnelle de cet agent infectieux aux procédures conventionnelles de désinfection, une attention particulière est portée à la détergence des salissures protéiques. De plus, les procédés de traitement préconisés actuellement, pour l'inactivation des prions, sont extrêmement drastiques et ne peuvent être appliqués dans le cadre du traitement des DM thermosensibles. Dans ce contexte, le développement de formulations ou de procédés efficaces apparaît donc comme une réelle nécessité et constitue le but de ce travail de recherche. Dans un premier temps, nous avons mis en place un système permettant d'évaluer les performances de formulations et/ou de procédés vis-à-vis de salissures protéiques adsorbées sur des surfaces en acier inoxydable. Ce système repose sur l'utilisation conjointe de la spectroscopie de photoélectrons (XPS) et des techniques de radiomarquage des protéines par l'iode 125. Les performances de cinq formulations ont pu être établies et hiérarchisées permettant de valider la fiabilité de ce système. Dans un deuxième temps, nos efforts se sont concentrés sur le risque prion avec la mise au point d'une méthode biochimique de détection indirecte de la protéine prion (PrP) résiduelle sur support d'acier inoxydable. La mise en œuvre de cette méthode nous permet de proposer un procédé de nettoyage efficace in vitro vis-à-vis de protéine prion, et ce indépendamment des types de protéine prion humaine ou des souches animales utilisés. Néanmoins, nous avons montré que l'environnement lipidique des protéines favorisait significativement l'efficacité du procédé de nettoyage et que les salissures exclusivement protéiques y étaient résistantes. Ce procédé devra donc être ultérieurement validé par des essais in vivo d'inoculation à l'animal. Convaincus de la force des interactions régissant l'adsorption des protéines sur les surfaces métalliques, nous avons souhaité étudier la formation in situ des interfaces protéines/métal par XPS. Ainsi, des modifications chimiques de la protéine ont été observées dans les interfaces formées avec le chrome, l'oxyde de chrome et l'or, par métallisation des protéines. Bien que ces conditions ne soient pas représentatives des conditions physiologiques, nous pensons que ces données soulignent la nature chimique des interactions protéines/métal et traduisent de ce fait la résistance des protéines aux procédés de nettoyage.

Cleaning of reusable medical devices is essential and must be effective before sterilization or disinfection. At the present time, few methods are available to evaluate the effectiveness of cleaning with respect to organic soils. With the emergence of the prion risk and the exceptional resistance of this infectious agent to the conventional disinfection procedures, a special attention is paid to the detergency of the proteinic soils. Moreover, the treatment processes currently recommended for prion inactivation are extremely drastic and cannot be applied to the thermosensitive medical devices. In this context, the development of effective formulations or processes seems to be a real need and constitutes the goal of this study. Initially, we set up a system allowing an evaluation of formulation and/or process performances with respect to proteinic soils adsorbed on stainless steel surfaces. This system is based on the use of the X ray photoelectron spectroscopy (XPS) and of protein radioloabelling techniques by 125 iodine. The performances of five formulations could be established and treated on a hierarchical basis making it possible to validate the reliability of this system. Next, our efforts were concentrated on the prion risk with the development of a biochemical method of indirect detection of the residual protein prion (PrP) on stainless steel support. The implementation of this method enables us to propose an effective process of cleaning in vitro with respect to protein prion, and this independently of the types of human protein prion or the animal stains used. Nevertheless, we showed that the lipidic environment of proteins significantly facilitated the cleaning process effectiveness and that the exclusively proteinic soils were resistant. This process will have to be validated by inoculation to animal. Convinced of the interaction forces governing the protein adsorption on metal surfaces, we wished to study in situ formation of the interfaces proteins/metal by XPS. Thus, chemical modifications of protein were observed in the interfaces formed with chromium, the oxide chromium and gold, by protein metallization. Although these conditions are not representative of the physiological conditions, we think that these data underline the chemical nature of the proteins/metal interactions and translate the protein resistance to the cleaning processes.