OXYDE NITRIQUE (NON)
Et si vous pouviez dire NON au biofilm ?
Le traitement des infections à biofilm est un défi difficile qui nécessite de nouvelles solutions.
Malgré les progrès de la technologie des pansements associé à de meilleures pratiques, le traitement des plaies reste un défi : le nombre de plaies difficiles à cicatriser augmente et les implications pour le système de santé, y compris l’utilisation accrue d’antibiotiques, sont nombreuses.
Pour améliorer la prise en charge des plaies difficiles à cicatriser, il est nécessaire de s’attaquer au biofilm, présent dans la plupart d’entre elles. 1 Une gamme de pansements présente une efficacité antimicrobienne. Cependant, le microenvironnement de la plaie est complexe et influencé par divers facteurs.
Certains agents topiques semblent affecter la structure des biofilms à des degrés divers.
Néanmoins, il reste un besoin de solutions capables d’éradiquer et de prévenir la reformation du biofilm, tout en préservant les tissus sains et en favorisant un environnement propice à la guérison. 2,3
L’oxyde nitrique, un agent antimicrobien endogène, est devenu un candidat interressant dans les protocoles de traitement des plaies. 4
Oxyde nitrique (NO) dans la cicatrisation des plaies
Le NO est un antimicrobien naturel à large gamme produit en réponse à une infection dans le cadre de la réponse inflammatoire. 5,6
Les patients diabétiques mal contrôlés, par exemple, présentent une production réduite de NO, ce qui a été associé à une cicatrisation altérée des plaies et au développement de plaies chroniques. 4,7
Les propriétés uniques du NO ont conduit à son utilisation dans des applications médicales innovantes pour la cicatrisation des plaies, en tant qu’agent antimicrobien topique sans résistance démontrée et avec une activité combinée contre le biofilm, ce qui promet d’améliorer les soins des plaies et les résultats pour les patients. 4,8
L’action antimicrobienne
Le NO est un agent antimicrobien à large spectre, avec de multiples modes d’action contre les composants microbiens des protéines, des lipides et des acides nucléiques, exerçant des actions combinées pour tuer les bactéries en raison de sa capacité accrue à pénétrer la paroi cellulaire microbienne, à inhiber la réplication des cellules microbiennes et à perturber les processus microbiens vitaux. 9 à 12
L’action antimicrobienne du NO provient de sa capacité à pénétrer à l’intérieur des cellules microbiennes et à exercer une combinaison d’actions antibactériennes travaillant en synergie pour tuer les bactéries.
- Le NO augmente la perméabilité des cellules microbiennes
En tant que petite molécule lipophile, le NO pénètre librement à l’intérieur des bactéries, inactivant à la fois les protéines de la paroi cellulaire interne avec une dégradation dose-dépendante de la bicouche lipidique, entraînant une dégradation et une perméabilité accrue des cellules microbiennes. 6,13-16 - Le NO inhibe la réplication
Lorsque le NO pénètre dans la cellule microbienne, il peut également endommager ou détruire l’ADN microbien et inhiber sa réplication, entraînant un dysfonctionnement et la mort des cellules microbiennes. 13,17,18 - Le NO perturbe les processus microbiens vitaux
Le NO perturbe également les processus métaboliques et respiratoires en inactivant les groupes fer-soufre, qui sont des cofacteurs enzymatiques essentiels à l’expression des gènes, au métabolisme et à la respiration cellulaire. 19 à 21
Le parcours du NO à travers les cellules bactériennes
Étapes
Le NO inactive les protéines extracellulaires, pénètre librement les parois cellulaires bactériennes et inactive les protéines de la paroi cellulaire interne
NO détruit (ou endommage) l’ADN microbien
Le NO inhibe la réplication de l’ADN
Le NO inactive les amas fer-soufre essentiels au métabolisme, à la respiration, etc.
L’activité de l’antibiofilm
L’action antibiofilm du NO provient de sa capacité à exposer les bactéries et à inhiber les mécanismes de défense et de résistance du biofilm. 6,17-23
- Rupture de la matrice du biofilm
Le NO décompose les substances polymères extracellulaires protectrices qui forment la structure du biofilm, ce qui permet au NO, à d'autres antimicrobiens et aux défenses de l'hôte de pénétrer davantage à l'intérieur des bactéries. 24 à 26 - Dispersion des bactéries
Même à faible dose, en dessous de la concentration bactéricide, le NO imite le biofilm et signale aux bactéries de se disperser. 13 - Altération de la communication bactérienne
De plus, le NO altère la communication bactérienne, réduisant à la fois la formation de biofilm et la virulence bactérienne pour réduire le risque d’infection, tout en rendant le biofilm plus sensible aux antimicrobiens, éliminant ainsi un obstacle à la cicatrisation des plaies. 27 à 29
Le parcours du NO à travers le biofilm
Étapes
Le NO décompose le biofilm EPS
Le NO provoque la dispersion du biofilm
NO empêche la communication dans le biofilm
Action antimicrobienne
- Perméabilité accrue des cellules microbiennes
- Inhibition de la réplication
- Perturbation des processus microbiens
Action antimicrobienne
- Rupture de la matrice du biofilm
- Dispersion des bactéries
- Altération de la communication bactérienne
1Murphy C, Atkin L, Swanson T, Tachi M, Tan YK, Vega de Ceniga M, Weir D, Wolcott R. Document de consensus international. Défier les plaies difficiles à cicatriser grâce à une stratégie d’intervention précoce contre le biofilm : l’hygiène des plaies. J Soins des plaies. 2020; 29(Suppl 3b) :S1 à 28.
deuxCavanagh MH, Burrell RE, Nadworny PL. Évaluation de l’efficacité antimicrobienne des nouveaux pansements à l’argent disponibles dans le commerce. Int Wound J. 2010;7:394-405.
3Weigelt MA, McNamara SA, Sanchez D, Hirt PA, Kirsner RS. Examen fondé sur des preuves des agents antibiofilm pour le soin des plaies. Adv Wound Care (New Rochelle). 2021 janv. 10(1):13-23. DOI : 10.1089/wound.2020.1193. Epub 22 juin 2020. PMID : 32496980 ; PMCID : PMC7698998.
4Malone-Povolny MJ, Maloney SE, Schoenfisch MH. Thérapie à l’oxyde nitrique pour la cicatrisation des plaies diabétiques. Adv Healthc Mater. 2019; 8(12) :e1801210. doi :10.1002/adhm.201801210.
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6Fang FC. Série Perspectives : interactions hôte/pathogène. Mécanismes de l’activité antimicrobienne liée à l’oxyde nitrique. J Clin Invest. 1997;99:2818-2825.
7Ahmed R, Augustine R, Chaudhry M, et al. Biomatériaux libérant de l’oxyde nitrique pour favoriser la cicatrisation des plaies diabétiques altérées : état de l’art et tendances récentes. Biomed Pharmacother. 2022;149:112707. doi :10.1016/j.biopha.2022.112707.
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9Schairer DO, Chouake JS, Nosanchuk JD, Friedman AJ. Le potentiel des thérapies de libération d’oxyde nitrique en tant qu’agents antimicrobiens. Virulence. 1er mai 2012 ; 3(3):271-279. DOI : 10.4161/viru.20328. Epub 1er mai 2012. PMID : 22546899 ; PMCID : PMC3442839.
10Waite RD, Stewart JE, Stephen AS, Allaker RP. Activité d’un système de traitement de plaies générant de l’oxyde nitrique contre les biofilms pathogènes des plaies. Int J Agents antimicrobiens. Septembre 2018 ; 52(3):338-343. DOI : 10.1016/j.ijantimicag.2018.04.009. Epub 14 avril 2018. PMID : 29665443.
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12Barraud N, Kelso MJ, Rice SA, Kjelleberg S. L’oxyde nitrique : un médiateur clé de la dispersion du biofilm avec des applications dans les maladies infectieuses. Curr Pharm Des. 2015;21:31-42.
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16Dupree et Schoenfisch. Analyse morphologique de l’action antimicrobienne de l’oxyde nitrique sur les agents pathogènes à Gram négatif à l’aide de la microscopie à force atomique. Acta Biomat. 2009; 5(5):1405-1415.
17Lepoivre et al. Inactivation de la ribonucléotide réductase par l’oxyde nitrique. Biochem Biophys Res Com. 1991 ; 179(1):442-448.
18Torrents. Ribonucléotides réductases : Enzymes essentielles à la vie bactérienne. Cellule avant Inf Micro. 2014; 4(avril) :1-9.
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21Vanin. Physico-chimie des complexes de fer dinitrosyle comme déterminant de leur activité biologique. Int J Mol Sci. 2021 ; 22(19).
22Möller et Denicola. Diffusion de l’oxyde nitrique et de l’oxygène dans les lipoprotéines et les membranes étudiées par extinction par fluorescence de pyrène. Biologie et médecine des radicaux libres. 2018;128:137-143.
23Hall, et al. Le mode d’administration de l’oxyde nitrique affecte l’action antibactérienne. ACS Biomat Sci Eng. 2020 ; 6(1):433-441.
24Yu. Aperçu moléculaire des substances polymères extracellulaires dans les boues activées. Envir Sci Tech. 2020 ; 54(13):7742-7750.
25Vu, et al. Polysaccharides extracellulaires bactériens impliqués dans la formation du biofilm. Molécules. 2009; 14(7):2535-2554.
26Chislett et al. Modifications structurelles dans les composés modèles de substances polymères extracellulaires de boues causées par l’exposition à l’acide nitreux libre. Water Res. 2021;188:116553.
27Heckler et Boon. Aperçu des voies de détection du quorum modulé par l’oxyde nitrique. Frontières en microbiologie. 2019; 10 (septembre) : 1-8.
28Sharma, et al. Facteurs de virulence bactérienne : sécrétés pour la survie. Indien J Micro. 2017; 57(1):1-10
29Vestby, et al. Le biofilm bactérien et son rôle dans la pathogenèse de la maladie. Antibiotiques. 2020; 9(2).
Les grosses pertes peuvent commencer par de petits ratés
Dans une maladie avec de nombreuses variables difficiles à contrôler, les petits échecs peuvent être dévastateurs. L’amélioration de notre compréhension des ulcères du pied diabétique améliorera les stratégies de prévention et de gestion des UPD.
La barrière invisible à la guérison
L’une des principales raisons pour lesquelles les plaies sont si difficiles à cicatriser est liée à la présence de biofilms, qui affectent toutes les phases de la cicatrisation des plaies et sont considérés comme un facteur indépendant pour retarder la cicatrisation normale des plaies.