Développement d’un pansement à libération contrôlée d’une protéine spécifique anti-biofilm bactérien. Application aux plaies chroniques.

Development of a wound dressing as a specific anti-biofilm protein release system. Towards chronic wound healing

• Auteur / Autrice : Naila Bou Haidar
• Direction : Anthony H. Duncan, Stéphane Marais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Polymères, biopolymères, surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1974-...)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Pauthe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joëlle Amédée Vilamitjana, Isabelle Fromantin, Stéphane Auguste
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Derail

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pied diabétique

Escarres

Ulcères

Biopolymères

Biocompatibilité

Médicaments-retard

Absorption et adsorption

Protéines

Cicatrisation

Pansements et bandages

Biofilms

Mots clés libres

Thérapie ciblée du biofilm

Pansements pour plaies chroniques

Membranes asymétriques

Adsorption de protéines

Inhibition et dispersion du biofilm

Cytocompatibilité

Bacterial biofilm-targeted therapies

Chronic wound dressings

Asymmetric membranes

Proteins adsorption

Biofilm inhibition and dispersion

Cytocompatibility

Résumé

Le biofilm bactérien constitue un obstacle majeur à la cicatrisation des plaies. Par ailleurs, il est responsable de l’émergence d’une résistance et d’une tolérance accrues aux antibiotiques. Par conséquent, le développement de systèmes de délivrance contrôlée d’un agent ciblant la structure du biofilm apparaît comme une approche thérapeutique alternative indispensable et urgente pour la prise en charge des plaies chroniques. A travers cette étude, nous avons développé des systèmes membranaires pour pansements libérant une protéine, la dispersine B (DB),capable de cibler de manière sélective la matrice du biofilm, en créant un microenvironnement délétère pour le biofilm bactérien. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés aux membranes asymétriques (MAs) à base de polyesters biodégradables tels que le poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), le poly (butylène succinate-co-butylène adipate) (PBSA), et l’acide polylactique. En incorporant dans la solution de polymère des agents porogènes hydrophiles (APs), nous avons pu obtenir des MAs à porosité élevée, un réseau poreux interconnecté, perméables au dioxygène et à l’eau vapeur. En utilisant l’albumine de sérum bovin, nous avons pu montrer que la capacité de piégeage de la protéine et sa libération contrôlée à partir des MAs de PBSA était influencée par la structure de celles-ci et la présence d’APs résiduels. Les études in vitro ont montré une très grande efficacité anti-biofilm à la fois en inhibition et en dispersion (jusqu’à 80%). Les tests standards normalisés de cytotoxicité in vitro ont montré que les MAs de PBSA non chargées et chargées en DB répondaient aux critères de cytocompatibilité exigées pour une application de type pansement.

Bacterial biofilms are a major obstacle to the wound healing process. In addition, they are responsible for the emergence of resistance and tolerance to antibiotics. Hence, the development of controlled drug delivery systems targeting the bacterial biofilm appears as an urgent and essential alternative therapeutic approach for the effective management of chronic wound. In this work, we developed wound dressings in which a protein, dispersin B (DB), is released capable of selectively targeting the biofilm matrix, creating a deleterious microenvironment for the bacterial biofilm. To this end, we were interested in asymmetric membranes (AMs) from biodegradable polyesters such as the poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), the poly (butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) and the polylactic acid. By the incorporation of hydrophilic porogen agents (PA), we were able to obtain AMs with a high level of porosity, exhibiting a porous interconnected network and oxygen and water vapor permeability. Using bovine serum albumin as a model protein, we demonstrated that protein loading and release from the PBSA AMs were affected by the membrane structure and the presence of residual PA. In vitro studies showed highest antibiofilm efficiency both in inhibition and dispersion (up to 80%). Normalized in vitro cytotoxicity standard assays revealed that unloaded and DB-loaded PBSA membranes met cytocompatibility criteria required for wound dressing applications.