Développement d’un hydrogel injectable à propriétés antimicrobiennes pour la prévention des péri-implantites

Development of an injectable hydrogel with antimicrobial properties for periimplantitis prevention

• Auteur / Autrice : Sébastien Baixe
• Direction : Etienne Olivier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 25/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomatériaux et bioingénierie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Youssef Haïkel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Virginie Monnet-Corti, Corinne Taddéi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Grosgogeat-Balayre, Christophe Egles

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antibactériens

Implants dentaires

Hydrocolloïdes

Mots clés libres

Alginate-Catéchol

Peptide antimicrobien

D-CTL

Périimplantite

Microgap

P. gingivalis

Alginate-catechol

Antimicrobial peptide

D-CTL

Periimplantitis

Microgap

P. gingivalis

Résumé

Les maladies périimplantaires sont des pathologies inflammatoires d’origine bactérienne impliquant les bactéries parodontopathogènes et surtout P.gingivalis. Elles évoluent parfois en périimplantite, avec une destruction des tissus vivants environnants. Les traitements chirurgicaux ou adjuvants (antibiotique à large spectre, antiseptiques) échouent parfois car la connectique implantaire est un véritable réservoir bactérien inaccessible au nettoyage, et situé en regard de tissus fragiles. Le développement d’un gel préventif antimicrobien à injecter dans la connectique est un véritable enjeu pour les situations à risque. Nous avons choisi de travailler sur un gel d’alginate-catéchol (AC) à 1%. Inspiré de l’adhésion de la moule marine, ses propriétés en milieu humide sont convaincantes dans des conditions buccales. Nous avons montré que c’est un gel possédant une structure physico-chimique stable à 37°C sur un mois dans du PBS. Sa cinétique de gélification est rapide (une minute) et reproductible dans les essais au rhéomètre. Les tests de pelage confirment qu’il est adhérent sur le métal et les tissus mous, et que ses propriétés physiques sont encore améliorées en le combinant au pluronic bisSH à 18%. La cateslytine (CTL) est un peptide antimicrobien naturel. Son utilisation en configuration Dextrogyre (D-CTL) est plus efficace, sans entrainer de résistance bactérienne. Ajouté dans le gel, elle le renforce et amène une bactéricidie sur P. gingivalis, E. coli et C. albicans. Entre 1 et 10% de la quantité introduite de CTL est relarguée hors du gel. Les peptides retrouvés après analyse HPLC et spectrométrie de masse sont des fragments de D-CTL ayant conservé le site actif, d’où leur activité persistante. La biocompatibilité des gels est proche de 100% sur des fibroblastes humains. L’AC est testé sur des assemblages d’implants dans des boîtes étanches. Si les bactéries colonisent les joints pilier/implant et pilier/couronne vierges, ainsi que les structures rugueuses, elles ne passent pas dans la connectique où le gel a été introduit. Ainsi, l’AC1%+ D-CTL constitue un candidat prometteur pour une utilisation en prothèse implanto-portée.

Periimplant diseases are an oral infection caused by bacteria, especially P. gingivalis that is a periodontal pathogen involved in inflammatory response, leading to a destruction of implant-supporting tissues (periimplantitis). Currently, effective treatments consist in surgical techniques with systemic broad-spectrum antibiotics and antiseptics. Nevertheless, these therapies may fail because of the hollow spaces in the implant-abutment connection, that are completely contaminated by bacteria in proximity of soft tissues. For our experiment, we have chosen an alginate-catechol-based gel at 1% (for an easy manipulation), that is bioinspired from the system of adhesion of marine mussels’ pads. Physicochemical framework of this gel in wet conditions are tunable with an oral application. We show that AC 1% is stable for one month in PBS at 37°C. Gelation kinetics is rapid (under one minute) and reproducible in rheometer assays. Tacking tests highlight good adhesive results on metal and soft tissues. AC 1% can be combinate with pluronic bisSH 18% to provide a gel with better physicochemical properties. D-CTL is a natural antimicrobial peptide with a Dextrogyre conformation (D-CTL) that is more efficient, without bacterial resistance. CTL mixed to the gel strengths its mechanical properties and has a bactericide activity against P. gingivalis, E. coli et C. albicans. Between 1 and 10 % of the peptide initially introduced in gel are released. HPLC and mass spectrometer indicate that most of the fragments are conserved in the active site of D-CTL and remain efficient. Biocompatibility tests on human fibroblast show results closed to 100%. Gels are assessed in vitro on implant/abutment assemblies put in sealing boxes. Bacteria colonize microgaps between implant and abutment, abutment and crown and its rough surfaces, but are shown to stop at the interface with gel. AC 1%+ D-CTL is a promising candidate for a dental implant application.