Combattre les superbactéries à l'aide de filets et d'interrupteurs
L'hydrogel réduit de 95 % les bactéries résistantes
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Un nouveau gel pourrait combattre les bactéries résistantes dans les plaies et autour des sites d'implantation, tout en favorisant la cicatrisation. L'hydrogel, qui s'inspire des défenses immunitaires naturelles, a donné des résultats très prometteurs sur des modèles animaux.
Chaque année, les infections bactériennes sont responsables d'environ 7,7 millions de décès dans le monde, un problème encore exacerbé par la résistance croissante aux antibiotiques. Les infections des plaies sont non seulement de plus en plus difficiles à traiter, mais elles entravent également la cicatrisation des tissus environnants. En effet, l'infection de la plaie provoque une réaction inflammatoire mal orientée dans laquelle le système immunitaire est constamment activé, endommage les tissus sains et bloque les processus de réparation nécessaires à la cicatrisation. Les antibiotiques ne sont pas d'un grand secours dans de telles situations, même s'ils sont efficaces contre les bactéries sous-jacentes.
Comment fonctionnent les réseaux de protéines de nos cellules immunitaires
C'est le point de départ d'une nouvelle approche, développée par le professeur Raffaele Mezzenga de l'ETH Zurich et son équipe, en collaboration avec des chercheurs de l'université de Shanghai, et récemment publiée dans la page externe Nature Communications.
Leur approche s'inspire des structures protéiques en forme de filet que les cellules immunitaires libèrent pour piéger les agents pathogènes et les rendre inoffensifs. Ces pièges extracellulaires à neutrophiles (NET) sont une sorte de piège naturel qui empêche les infections de se propager dans l'organisme.
Des essais d'imitation artificielle de ces structures ont déjà été menés. Cependant, les matériaux synthétiques utilisés se sont révélés trop instables, pas assez tolérables ou n'ont pas eu l'efficacité nécessaire contre les bactéries résistantes.
Enzyme antibactérienne activée par la lumière infrarouge
"Contrairement à de nombreuses approches synthétiques, nous nous appuyons sur un système naturel à base de protéines", explique Mezzenga. Le gel est fabriqué à partir du blanc d'œuf de poule et comprend un maillage dense de minuscules fibres protéiques composées de lysozyme, qui reste inactif sous cette forme. Le lysozyme est une enzyme antibactérienne présente dans le corps humain. Le gel agit comme un filet physique qui se dépose sur la plaie et retient les bactéries à l'intérieur.
L'étape décisive de l'activation de l'enzyme est aussi simple que d'appuyer sur un bouton : en soumettant le gel à une lumière infrarouge proche - une méthode douce et relativement peu invasive - une molécule thermosensible intégrée à cet effet est chauffée. La chaleur générée par cette molécule entraîne le désassemblage temporaire d'une partie du réseau de fibres protéiques et la libération de molécules individuelles de lysozyme. Sous cette forme, les molécules de lysozyme sont biologiquement actives. Elles attaquent les bactéries, en ciblant leurs parois cellulaires, et tuent l'agent pathogène.
Remplacer l'inflammation chronique par la guérison
Parallèlement, le gel libère également des ions magnésium lorsqu'il est activé par la lumière. Plutôt que d'avoir un effet antibactérien, ces ions calment le système immunitaire. Ils reprogramment les cellules immunitaires pro-inflammatoires en un phénotype pro-régénérateur. Par conséquent, au lieu de maintenir la réponse inflammatoire, les cellules soutiennent désormais activement la réparation cellulaire - et favorisent ainsi la guérison au lieu de l'entraver.
Lorsque l'impulsion lumineuse est interrompue, les fibres protéiques se réassemblent pour former un réseau stable. Cela signifie que le gel fournit à nouveau un cadre qui assure la stabilité des cellules tout en favorisant la régénération des tissus.
La caractéristique principale de l'hydrogel est la réversibilité de ses fibres, qui peuvent être déclenchées pour se désassembler et se réassembler. "Notre technologie combine des effets antibactériens et anti-inflammatoires avec la cicatrisation des plaies. Un jour, elle pourrait ouvrir de nouvelles perspectives, notamment pour les patients diabétiques souffrant de plaies chroniques et pour ceux qui luttent contre la résistance aux antibiotiques", explique Qize Xuan, de l'université de Shanghai, auteur principal de l'étude et ancien doctorant invité dans le laboratoire de Mezzenga.
Réduction de 95 % de la charge bactérienne dans les modèles animaux
L'hydrogel a déjà été testé dans des études précliniques sur des souris et des porcs. Dans le modèle murin, le gel a réduit de 95 % la charge bactérienne d'une plaie infectée par un SARM résistant aux antibiotiques. En outre, la plaie traitée s'est refermée presque complètement en 15 jours, alors que les plaies contrôlées non traitées présentaient une cicatrisation nettement plus lente. Une cicatrisation accélérée a également été constatée dans le modèle porcin, ainsi qu'une colonisation bactérienne nettement plus faible. En outre, le matériau crée un environnement favorable à la formation de nouveaux os et tissus mous.
Le gel, qui est appliqué directement sur la plaie, reste en place tout au long du processus de cicatrisation. Il est absorbé par les tissus et se biodégrade progressivement au fur et à mesure que les tissus se régénèrent.
Cependant, il reste encore un long chemin à parcourir avant que le gel puisse atteindre les patients. La prochaine étape est celle des essais cliniques. "Nous recherchons actuellement des partenaires industriels pour nous aider", explique M. Mezzenga. "De tels essais sont laborieux, coûteux et ne sont possibles qu'en étroite collaboration avec les hôpitaux.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Qize Xuan, Hui Li, Yuan Gao, Xinchi Qiao, Yifan Feng, Xinyu Yu, Jiazhe Cai, Tonghui Jin, Bin Liu, Mohammad Peydayesh, Jiaqi Su, Peter Fischer, Ping Wang, Chao Chen, Jiangtao Zhou, Raffaele Mezzenga; "Photo-reversible amyloid nanoNETs for regenerative antimicrobial therapies"; Nature Communications, Volume 16, 2025-12-10
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