Des dizaines de millions de patients dans le monde souffrent de plaies persistantes et potentiellement mortelles. Les produits pour traiter ces plaies chroniques, l’une des principales causes d’amputation, ont des coûts élevés, ce qui représente un obstacle à leur utilisation. Le Dr Morteza Mahmoudi, chercheur de l’Université d’état du Michigan, dirige actuellement une équipe internationale de scientifiques dans le but de développer un pansement biopolymère facile à utiliser et à bas coût, capable de favoriser la cicatrisation de ces plaies.
Lors d’un précédent projet, il avait interviewé des centaines de personnels de santé à travers les USA, leur demandant ce qu’ils recherchaient dans un pansement. Après qu’un médecin lui ait déclaré qu’une présence excessive de produits sur le marché était une garantie de leur inefficacité, il a décidé de développer un pansement capable de résoudre tous les problèmes auxquels les médecins étaient confrontés.
Afin de développer cette nouvelle technologie, Mahmoudi a puisé dans des années d’expérience et d’expertise en étudiant des matériaux d’avant-garde pour soigner le tissu cardiaque, lutter contre les infections et renforcer le système immunitaire. Son équipe, composée de plus de 20 chercheurs, a toutefois gardé un œil sur les coûts et travaillé au développement d’un produit qui puisse être mis à disposition du plus grand nombre possible de patients, même pour les systèmes sanitaires ayant des ressources limitées. On estime à plus de 45 millions les patients dans le monde présentant des plaies chroniques en phase avancée (c’est-à-dire qui ne répondent pas aux thérapies traditionnelles), ce qui en fait l’un des besoins sanitaires les plus pressants et urgents au monde. 5 % d’entre eux vivent aux États-Unis, cependant plus de 90 % des ventes de technologies « actives » pour le soin des plaies ont lieu aux USA. Cela signifie essentiellement que le reste du monde n’y a pas accès.
Les ulcères de jambe et les escarres associés à l’immobilité chez les patients âgés et paralysés sont également une des principales causes de plaies chroniques, mais le meilleur exemple de ce type de lésions est probablement l’ulcère du pied dû au diabète. Il y a dans le monde plus de 400 millions de personnes atteintes de diabète et des études ont estimé que près d’un quart d’entre elles développeront un ulcère du pied au cours de leur vie. Même en présence du niveau élevé de soins aux États-Unis, pour plus de 30 % des patients diabétiques souffrant d’ulcère du pied, l’espérance de vie ne dépassera pas les cinq ans. (Pour référence, ce pourcentage est supérieur à celui des cancers du sein, de la prostate et du colon.) Les patients atteints de diabète peuvent être sujets à une réduction du flux sanguin et autres facteurs qui ralentissent la réponse immunitaire, compromettant ainsi la capacité de l’organisme à guérir la plaie. Ils peuvent également souffrir de dommages aux nerfs qui entraînent une réduction de la sensation de douleur, retardant ainsi chez le patient la nécessité de consulter. Lorsque les plaies cicatrisent plus lentement et restent ouvertes plus longtemps, les bactéries ont plus de chances de provoquer des infections et de conduire à de graves complications. De ce fait, les plaies chroniques sont pour les médecins une des pathologies les plus compliquées à traiter. Le pansement idéal doit résoudre tous ces problèmes et doit également être facile à utiliser, pratique et bon marché.
De nombreuses technologies sont disponibles en soutien à la cicatrisation des plaies chroniques, mais celles capables de stimuler la régénération tissulaire sont généralement dérivées de tissus naturels prélevés, procédé complexe et coûteux (plus de 1 000 $, ce qui les place hors de portée de nombreux patients et systèmes de santé).
Mahmoudi a conçu un produit fabriqué à partir de biopolymères facilement disponibles, ce qui permet de contenir les coûts de production, et l’équipe a pu de ce fait ajouter divers autres matériaux pour améliorer son pouvoir cicatrisant. Il s’agit tout d’abord d’une structure flexible en nanofibres de polymères naturels, dont le collagène, une protéine structurale présente dans la peau et dans le cartilage. La structure fournit un échafaudage tri-dimensionnel qui favorise la migration cellulaire et le développement de nouveaux vaisseaux sanguins, reproduisant essentiellement la fonction de la matrice extracellulaire, le système naturel de soutien présent dans les tissus vivants sains. Pour que la cicatrisation puisse avoir lieu, il est important que les propriétés physiques et mécaniques du pansement se rapprochent le plus possible de celles de la peau.
À cette structure, ils ont incorporé des protéines, des peptides et des nanoparticules qui stimulent la croissance de nouvelles cellules et vaisseaux sanguins, mais qui luttent également contre les bactéries en encourageant le système immunitaire du patient à agir. Le pansement se dégrade dans le temps, ce qui signifie que personne ne devra le changer ni l’enlever, évitant ainsi d’aggraver la situation sur le site de la plaie. Il a conduit un mini projet pilote sur 13 patients atteints de plaies chroniques et a obtenu 100 % de guérisons. (Ces expériences sont documentées sur Nature Nanotechnology et Trends in Biotechnology).
Selon sa récente publication du 19 juillet sur la revue Molecular Pharmaceutics, Mahmoudi est près du but. Il travaille avec des partenaires expérimentés au Royaume-Uni pour la commercialisation du pansement. Pour environ 20 $ pièce, Mahmoudi estime que même les systèmes de santé les moins riches pourront se permettre ces pansements, dès lors qu’ils seront approuvés par les autorités régulatrice
Les brûlures constituent le type de blessure le plus répandu en Australie et c’est l’une des principales causes de décès chez les enfants de moins de quatre ans. Alors que le taux de survie chez les patients victimes de brûlures a nettement augmenté, le traitement des brûlures pédiatriques reste un défi, surtout avec la recrudescence des bactéries multirésistantes aux médicaments.
Aujourd’hui, une nouvelle technologie provenant de l’Université de l’Australie-Méridionale (UniSA) pourrait révolutionner le traitement des brûlures chez les enfants à l’aide de pansements sensibles aux stimuli, qui réduisent l’infection de façon sûre et stimulent la cicatrisation. Cette recherche se base sur de récentes publications sur les revues Acta Biomaterialia et Biomedicines qui décrivent l’efficacité antimicrobienne des antiparticules ultra petites d’argent.
Le pansement d’avant-garde de nanoparticules d’argent recouvert d’hydrogel, développé par une équipe de recherche à l’Institut des industries du futur de l’UniSA (Dr Zlatko Kopecki, Professeur Allison Cowin et Professeur Krasimir Vasilev) sécrèteront « à la demande » des nanoparticules ultra petites d’argent capables de neutraliser en toute sécurité la résistance aux antibiotiques et de favoriser la cicatrisation de la plaie. L’innovation de ce traitement réside dans le système de libération de ces nanoparticules qui réagit aux changements de pH et de température et ne s’active qu’en présence d’infection.
Chaque année en Australie, environ 50 000 personnes sont hospitalisées suite à des brûlures, et les jeunes enfants sont particulièrement touchés. Les lésions par ébouillantage (65 %) et par exposition aux flammes (20 %) sont les formes les plus courantes chez les enfants de moins de quatre ans. Près de 75 % de toutes les lésions par ébouillantage peuvent être évitées. Chaque année, l’Unité des grands brûlés de l’hôpital pour femmes et enfants d’Adélaïde traite environ 600 enfants victimes de brûlures ; les ébouillantages représentent une proportion significative de ces lésions. Dans la grande majorité des cas, il s’agit d’accidents domestiques. Les enfants de moins de cinq ans sont les plus touchés car ils aiment imiter le comportement des adultes, ce qui signifie que les boissons chaudes, les robinets et les casseroles sont toutes des zones de grand danger.
Les infections et les septicémies sont courantes chez les enfants victimes de brûlures. Les produits à base d’argent peuvent inhiber la croissance des bactéries, mais ils peuvent également provoquer une toxicité s’ils sont administrés en quantité excessive sur les plaies. L’unicité de ce pansement innovateur réside dans le fait qu’il capitalise sur les propriétés antibactériennes de l’argent tout en évitant la surexposition, vu qu’il ne s’active qu’en présence d’infection. Libérées « à la demande », les nanoparticules d’argent régulent l’inflammation tout en favorisant la régénération tissulaire, rendant bien plus sûr et efficace le traitement chez les enfants. Il n’existe sur le marché actuel aucun pansement qui réagisse à la situation de la plaie. Cet effort collaboratif permettra d’utiliser des matériaux intelligents au bénéfice des patients et des cliniciens.
Selon une récente étude conduite par les Dr Rodrigo Mosca et Carlos Zeituni, de l’Institut brésilien de recherche sur le nucléaire et l’énergie (IPEN) et de l’université fédérale de Rio de Janeiro, la photobiomodulation diminue la gravité des lésions cutanées de radionécrose (lésions provoquées par la radiothérapie), réduit l’inflammation, améliore le flux sanguin et accélère la cicatrisation de 50 % (jusqu’à 19 jours de moins).
Cette thérapie, qui utilise des doses non thermiques de lumière, s’était avérée efficace dans la cicatrisation de plaies par brûlure et avait montré ses effets antalgiques dans les mucosites orales causées par radiothérapie et chimiothérapie.
La recherche conduite auprès de l’université d’État de New-York à Buffalo et publiée le 28 décembre sur la revue Photonics, constitue le premier rapport du succès de la photobiomodulation sur la curiethérapie (radiothérapie dans laquelle une source de radiation est implantée dans le tissu cancéreux, exposant ainsi le tissu sain environnant à une quantité moindre de radiations que dans la téléradiothérapie, où le rayonnement est envoyé à travers la peau pour atteindre la tumeur).
Bien que la curiethérapie soit une approche plus précise et plus sûre contre le cancer, les lésions cutanées restent un effet secondaire. Similaires aux plaies par brûlures, les radionécroses peuvent provoquer inflammation et cicatrices hypertrophiques et gêner le flux sanguin. Actuellement, le traitement des radionécroses consiste en un soin régulier de la plaie, l’administration d’antalgiques et, dans certains cas, la chirurgie.
Une recherche précédente, conduite par le laboratoire de Praveen Arany, de la faculté de medicine dentaire de l’Université de Buffalo, révélait que la photobiomodulation favorise la guérison en activant la TGF‐β 1, une protéine qui contrôle la croissance et la division cellulaires en stimulant différentes cellules impliquées dans la cicatrisation, dont les fibroblastes (principales cellules du tissu conjonctif qui jouent un rôle important dans la réparation des tissus) et les macrophages (cellules qui réduisent l’inflammation, nettoient les débris cellulaires et combattent les infections).
La nouvelle étude, complétée sur des modèles animaux, a examiné l’efficacité de la lumière LED rouge et infrarouge proche sur l’amélioration de la cicatrisation des lésions de la peau pendant la radiothérapie. Sans photobiomodulation, la cicatrisation des plaies a nécessité en moyenne 61 jours. Avec la lumière infrarouge proche, il a fallu en moyenne 49 jours. Avec la lumière rouge, la cicatrisation était encore plus rapide, 42 jours en moyenne.
Depuis plus de 40 ans, la photobiomodulation est connue pour accélérer le processus de cicatrisation des plaies aigues et chroniques en déclenchant les processus cellulaires qui contrôlent l’inflammation, la signalisation de la douleur, la régénération et la réparation tissulaires. Cette recherche suggère que les effets de la photobiomodulation ne s’étendent pas aux cellules tumorales, probablement à cause de la perturbation de leur métabolisme et de leur signalisation régulatrice.
Des scientifiques de la Queen’s University de Belfast ont inventé un petit capteur unique en son genre qui change de couleur lorsque la plaie d’un patient présente les signes précurseurs d’une infection. Ce senseur, de la taille d’un ongle, est non-invasif et n’entre pas en contact avec la plaie. Il peut s’adapter aux pansements existants et permet de détecter une infection sans retirer le pansement, geste qui retarderait le processus de cicatrisation et augmenterait les risques d’infection.
Le professeur Andrew Mills, de la faculté de chimie et de génie chimique de la Queen’s University, a dirigé ce projet dont les résultats ont été publiés dans Chemical Communications, journal de la Royal Society of Chemistry. Il a déclaré que cette recherche pourrait avoir un impact majeur sur le monde de la santé dans sa globalité.
Dans les pays développés, on estime à 1 ou 2 % les personnes qui présentent une plaie chronique au cours de leur vie, et 3,2 milliards de livres sterling sont dépensés chaque année au Royaume-Uni pour traiter ce problème. Or, ce capteur pourrait apporter des bénéfices hautement positifs pour les patients ainsi que pour les systèmes de soin dans le monde entier.
Habituellement, lorsqu’un patient présente une plaie, en particulier une plaie chronique, l’infirmier ou le médecin retire le pansement tous les deux ou trois jours afin de contrôler qu’il n’y ait pas d’infection. Ce geste n’est pas toujours nécessaire et procure de la douleur ainsi qu’un risque d’infection. Il pourrait être évité grâce à cet indicateur, ce qui ferait économiser du temps, de l’argent et bien des souffrances.
Voilà comment il fonctionne : lorsqu’une plaie présente un début d’infection, celle-ci est souvent accompagnée d’une soudaine augmentation des espèces microbiologiques aérobies qui, en se développant, émettent du dioxyde de carbone. Le capteur détecte cette augmentation en dioxyde de carbone et change de couleur, signalant l’infection à un stade très précoce, avant qu’elle ne progresse vers une colonisation chronique et persistante de la plaie par des microorganismes qui deviennent par la suite bien plus difficiles à traiter de façon efficace avec des antibiotiques. Cela signifie qu’elle peut être traitée rapidement, évitant au patient une douleur inutile et réduisant considérablement tout éventuel recours à l’hospitalisation. Le senseur permet au personnel médical de prendre des décisions informées sur la gestion de la plaie, y compris sur le fait d’administrer ou non des antibiotiques, l’utilisation inapproprié d’antibiotiques étant réputée pour être la cause de la résistance croissante aux antibiotiques. Ces senseurs ont donc un rôle crucial en indiquant si l’intervention est parvenue ou non à tuer les microorganismes à la base de l’infection.
La phase suivante de ce projet prévoie le développement d’une application permettant au patient d’être alerté en cas d’infection. Cette même information sera également transmise à l’infirmier ou au médecin afin d’établir un plan thérapeutique. L’équipe de chercheurs est actuellement en discussion avec le secteur et espère bientôt débuter les essais cliniques.
Image Credit: Queen's University Belfast
Comment les médecins peuvent-ils être sûrs qu’une plaie est en voie de guérison sans ôter le pansement ? C’est un véritable casse-tête, car le fait de retirer le pansement peut interrompre le processus de cicatrisation. Cette technologie, présentée dans une nouvelle étude sur la revue en accès ouvert Frontiers in Physics, pourrait les y aider.
Ce nouveau « pansement intelligent » contient un senseur capable de mesurer de façon précise les niveaux d’humidité de la plaie et de transmettre ces informations vers un smartphone sans qu’il ne soit nécessaire de retirer le pansement. Selon le Dr Luca Possanzini, de l’Université de Bologne, en changeant la géométrie et les matériaux du pansement, à l’avenir les chercheurs pourraient être à même d’obtenir des pansements aux différentes caractéristiques et propriétés d’absorption, appropriés à chaque type de plaies, quel que soit le taux d’exsudat produit. Cette technologie pourrait aider les médecins à mieux surveiller les plaies pour de meilleurs résultats.
Les plaies chroniques peuvent être source de grande souffrance et d’incapacité chez les patients. Leur cicatrisation est délicate et de nombreux facteurs entrent en jeu (tels que la température, le taux de glucose ou l’acidité). Cependant, le facteur le plus important est le niveau d’humidité. Si c’est trop sec, le tissu peut se dessécher ; si c’est trop humide, il devient blanc et ridé, comme après un bain. Ces deux situations entravent le processus de cicatrisation.
Si un médecin souhaite vérifier les niveaux d’humidité d’une plaie, il lui faut enlever le pansement, manœuvre qui risque d’endommager le fragile tissu cicatriciel. C’est ce qui a inspiré ce pansement intelligent qui permet un contrôle des niveaux d’humidité de manière non invasive. Le choix du matériau a représenté un vrai défi, car les pansements doivent être biocompatibles, jetables et à un prix abordable.
Pour atteindre ce but, les chercheurs ont appliqué sur une gaze un polymère conducteur, le PEDOT:PSS, une combinaison de deux polymères [poly(3,4-éthylènedioxythiophène) et poly(styrène sulfonate) de sodium] grâce à une technique appelée sérigraphie, et ont ensuite incorporé la gaze à des matériaux pour pansement disponibles dans le commerce. L’idée est que les changements du taux d’humidité au sein de la plaie provoquent un changement du signal électrique mesuré par le senseur.
Le PEDOT:PSS est un polymère organique semiconducteur qui se dépose facilement sur différents substrats, comme le ferait une encre standard. Dr Marta Tessarolo de l’Université de Bologne, auteure de cette étude, explique qu’une étiquette à radio-fréquence, jetable, biocompatible et au coût contenu, semblable à celles utilisées pour les étiquettes antivols placées sur les vêtements, a été incorporée au pansement. Elle peut ainsi communiquer à distance les informations sur le niveau d’humidité et permettre ainsi au personnel soignant de savoir quand changer le pansement.
Afin de tester ces pansements, les chercheurs les ont exposés à un exsudat artificiel. Plusieurs formes et matériaux ont été ainsi testés. Ce pansement s’est démontré hautement sensible et capable de fournir des informations drastiquement différentes selon les conditions d’humidité.
De nouvelles recherches montrent que des techniques d’imagerie thermique sont à même de prédire si une plaie nécessite une ultérieure intervention, ce qui constitue un système précoce d’alerte dans le cadre du soin des plaies chroniques.
On estime que de 1 à 2 % de la population des pays développés présentera une plaie chronique au cours de sa vie. Aux États-Unis, environ 6,5 millions de patients sont concernés et plus de 25 milliards de dollars sont dépensés chaque année par le système sanitaire pour traiter les complications qui en résultent.
Une étude australienne montre qu’une analyse texturale des images thermiques des ulcères de jambe pour des patients traités à leur domicile peut indiquer dès la deuxième semaine si une plaie a besoin de soins ultérieurs.
Une étude clinique de l’Institut Royal de Technologie de Melbourne et de la Bolton Clarke, publiée dans la revue Nature - Scientific Reports, est la première à conduire des recherches sur l’analyse texturale des ulcères de jambe au moyen d’images thermiques qui ne nécessitent pas de contact physique avec la plaie.
Les recherches ont révélé que la méthode, qui fournit les informations sur la distribution de la température dans une plaie, pourrait prédire avec précision dès la deuxième semaine si l’ulcère de jambe sera à même de cicatriser complètement en 12 semaines.
Cela est possible car les plaies changent de façon significative pendant tout le processus de cicatrisation, et des températures plus élevées indiquent une inflammation ou infection potentielle alors que des températures moins élevées peuvent indiquer une cicatrisation plus lente à cause d’une diminution de l’oxygène dans la zone.
Selon le Dr Rajna Ogrin de l’Institut de recherche Bolton Clarke, alors que la méthode standard actuelle pour la prédiction de la guérison des ulcères de jambe – la planimétrie numérique conventionnelle – requiert un contact physique, une méthode sans contact comme l’imagerie thermique serait idéale pour la gestion des plaies à domicile afin de réduire au minimum le contact physique et par conséquent de réduite le risque d’infection.
Après avoir montré que les méthodes traditionnelles d’imagerie thermique ne fournissaient pas de résultats fiables, l’équipe de chercheurs a développé une nouvelle méthode d’analyse et l’a utilisée pendant les essais cliniques. 60 patients atteints d’ulcère de jambe veineux ont participé à cette nouvelle étude qui a démontré que l’imagerie thermique offre une amélioration car elle utilise l’imagerie numérique ou le traçage de la planimétrie des plaies afin de détecter les plaies complètement cicatrisées à la quatrième semaine.
Le professeur Dinesh Kumar de l’Institut royal de technologie de Melbourne affirme qu’il est difficile, lors de soins à domicile, d’obtenir une mesure précise des changements de dimensions des plaies ainsi que d’autres paramètres physiologiques en utilisant les photographies de plaies dans le temps. Les changements des conditions d’éclairage, la qualité de l’image et les différences d’angulation de la caméra produisent de grandes variations.
L’analyse texturale des images thermiques échappe à ces variations et constitue une méthode durable et économique pour l’identification d’un retard de cicatrisation, améliorant ainsi les chances de guérison des patients atteints d’ulcères de jambe.
