Ceramic biomaterials and fight against nosocomial in joint and bone surgery
Biomatériaux céramiques et lutte contre les infections nosocomiales en chirurgie ostéo-articulaire
Résumé
For several decades, the calcium phosphate based ceramics (hydroxyapatite and β-tri-calcium phosphate) are used as substitutes for replacing bone defects in bone and joint surgery because their mineral composition is similar to bone and exhibit a very good bio-activity. Currently, two problems limit the effectiveness of prosthetic grafts or bone substitutes in joint surgery: contamination during the operation by pathogenic bacteria and the lack of complete osteogenesis within these substitutes. After a bone and joint infection, some patients treated with antibiotics are asymptomatic but may unfortunately experience a recurrence of the same original infection. This recurrence is explained by the presence of bacterial biofilm on prostheses or bone substitutes acting in the body as a silent disease. My research work proposes to study the effectiveness of phage therapy treatments on a mature bacterial biofilm of several days fixed on calcium phosphate-based ceramics with the aim of using bacteriophages as a cure. My research attempts to verify the effectiveness of a cocktail of bacteriophages loaded in ceramic powders of TCP or HA on a biofilm installed for 1 day to 7 days on bone substitutes TCP or HA. The use of ceramic powders could facilitate the diffusion of phages through the polysaccharide layer of biofilms, thus making it possible to promote the rapprochement of viral particles to bacterial envelopes. Indeed, some bacteriophages do not naturally diffuse through the capsule of bacterial biofilms. Other curative treatments will be necessary to complete phage therapy in order to target germs not specifically recognized by the bacteriophages making up the phage cocktail.
Depuis plusieurs décennies, les céramiques à base de phosphate de calcium (hydroxyapatite et phosphate tricalcique β) ont été utilisées comme substitut afin de remplacer les défauts osseux en chirurgie ostéo-articulaire du fait de leur composition minérale similaire à celle de l'os et de leur très bonne biocompatibilité vis-à-vis des cellules ostéoblastiques. Actuellement, deux problèmes limitent l’efficacité des greffes de prothèse ou de substituts osseux en chirurgie ostéo-articulaire : la contamination au cours de l’opération par des bactéries pathogènes et le défaut d’ostéogénèse total au sein de ces substituts. Après une infection ostéo-articulaire, certains patients traités par antibiothérapie se retrouvent asymptomatiques mais peuvent malheureusement subir une récidive de la même infection d’origine. Cette récidive s’explique par la présence de biofilm bactérien sur les prothèses ou substituts osseux agissant dans l’organisme comme une maladie silencieuse. Mes travaux se proposent d’étudier l’efficacité des traitements par phagothérapie sur un biofilm bactérien mature de plusieurs jours fixés sur céramiques à base de phosphate de calcium dans l’objectif d’utiliser les bactériophages en curatif. Mes travaux de recherche tentent de vérifier l’efficacité d’un cocktail de bactériophages chargés dans des poudres céramiques de TCP ou HA sur un biofilm installé de 1 jour à 7 jours sur substituts osseux TCP ou HA. L’utilisation de poudres céramiques pourrait faciliter la diffusion des phages à travers la couche polysaccharidique des biofilms permettant ainsi de favoriser le rapprochement des particules virales aux enveloppes bactériennes. En effet, certains bactériophages ne diffusent pas naturellement à travers la capsule des biofilms bactériens. D’autres traitements curatifs seront nécessaires afin de compléter la phagothérapie dans le but de cibler les germes non spécifiquement reconnus par les bactériophages composants le cocktail phagique.
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