Caractérisation des biofilms à l'origine des infections liées aux dispositifs médicaux pour le développement de traitements préventifs et curatifs

Characterisation of biofilms at the origin of infections linked to medical devices for the development of preventive and curative treatments

• Auteur / Autrice : Emma Walker
• Direction : Damien Seyer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé - Cergy
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ERRMECe - Equipe de recherche sur les relations matrice extracellulaire-cellules

Mots clés

Mots clés libres

Biofilms

Cathéters

Dispositifs médicaux

Infections nosocomiales

Adhésion bactérienne

Biofilms

Catheters

Medical devices

Nosocomial infections

Bacterial adhesion

Résumé

Les biofilms se formant sur les dispositifs médicaux (DM) à demeure tels que les cathéters veineux centraux ou les chambres implantables constituent un problème majeur dans les établissements de santé. Les infections à biofilm sur DM peuvent entraîner des complications, telles que des infections localisées à l'extrémité du cathéter, des infections de la circulation sanguine et des septicémies potentiellement mortelles. Ces complications peuvent prolonger la durée de l'hospitalisation, augmenter les coûts de soins de santé et causer une morbidité et une mortalité significatives chez les patients. Les cathéters veineux centraux et les chambres implantables sont utilisés pour administrer des médicaments, des fluides et des produits sanguins aux patients nécessitant des soins intensifs ou une thérapie à long terme. Cependant, ces DM sont propices à la formation de biofilms en raison de leur surface lisse et de leur contact prolongé avec le sang et les tissus. Les microorganismes présents dans le sang ou sur la peau peuvent adhérer à la surface du cathéter et former un biofilm. Le biofilm est une structure complexe composée de bactéries enchevêtrées dans une matrice extracellulaire constituée de polysaccharides, de protéines et de composants cellulaires. Cette matrice protège les bactéries du système immunitaire de l'hôte et limite l'efficacité des antibiotiques, ce qui rend, par la suite, les infections à biofilm particulièrement difficiles à traiter. La prévention et le traitement des infections à biofilm sur ces DM constituent un défi majeur. Des approches préventives telles que l'utilisation de matériaux antimicrobiens, de revêtements spécialisés et de techniques d'asepsie améliorées sont proposées pour contrôler la colonisation et formation du biofilm par des souches pathogènes. Cependant, malgré ces mesures préventives, les infections à biofilm peuvent encore se produire. Par conséquent, de nouvelles stratégies thérapeutiques sont nécessaires pour éliminer ou prévenir la formation du biofilm et traiter efficacement ces infections. La recherche dans ce domaine se concentre sur la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires de la formation du biofilm, l'identification des facteurs qui favorisent l'adhésion bactérienne et la mise au point de nouvelles approches thérapeutiques ciblant spécifiquement les biofilms. Des études sont menées pour évaluer l'efficacité des agents antimicrobiens existants et pour développer de nouveaux agents ou combinaisons thérapeutiques pour lutter contre les infections à biofilm sur ces DM. Les traitements plus récents, incorporant des agents non classés comme antibiotiques, semblent éradiquer efficacement les biofilms dans des modèles in vitro et d'autres prometteurs qui intègrent de nouvelles approches telles que les ultrasons, les bactériophages, les inhibiteurs de détection de quorum, les actifs d'origine naturelle ou les enzymes peuvent également fournir des approches utiles à l'avenir. Une meilleure compréhension de la biologie des biofilms, des mécanismes de résistance et des interactions entre les biofilms et l'hôte permettra d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et d'améliorer les stratégies de prévention et de traitement des infections à biofilm sur ces DM.

Biofilms forming on indwelling medical devices (MDs) such as central venous catheters or implantable ports constitute a major problem in healthcare settings. Biofilm infections on MDs can lead to complications such as localized infections at the catheter tip, bloodstream infections, and potentially fatal sepsis. These complications can prolong hospitalization, increase healthcare costs, and cause significant morbidity and mortality among patients. Central venous catheters and implantable ports are used to administer medications, fluids, and blood products to patients requiring intensive care or long-term therapy. However, these MDs are prone to biofilm formation due to their smooth surfaces and prolonged contact with blood and tissues. Microorganisms present in the blood or on the skin can adhere to the catheter surface and form a biofilm. A biofilm is a complex structure composed of bacteria entangled in an extracellular matrix made up of polysaccharides, proteins, and cellular components. This matrix protects the bacteria from the host's immune system and limits the effectiveness of antibiotics, making biofilm infections particularly difficult to treat. Preventing and treating biofilm infections on these MDs is a major challenge. Preventive approaches such as the use of antimicrobial materials, specialized coatings, and improved aseptic techniques are proposed to control the colonization and biofilm formation by pathogenic strains. However, despite these preventive measures, biofilm infections can still occur. Therefore, new therapeutic strategies are needed to eliminate or prevent biofilm formation and effectively treat these infections. Research in this area focuses on understanding the molecular and cellular mechanisms of biofilm formation, identifying factors that promote bacterial adhesion, and developing new therapeutic approaches specifically targeting biofilms. Studies are being conducted to evaluate the effectiveness of existing antimicrobial agents and to develop new agents or therapeutic combinations to combat biofilm infections on these MDs. More recent treatments incorporating agents not classified as antibiotics seem to effectively eradicate biofilms in in vitro models, and other promising approaches, including new techniques such as ultrasound, bacteriophages, quorum sensing inhibitors, natural origin actives, or enzymes, may also provide useful approaches in the future. A better understanding of biofilm biology, resistance mechanisms, and interactions between biofilms and the host will help identify new therapeutic targets and improve prevention and treatment strategies for biofilm infections on these MDs.