developpement d’un implant biodegradable a · pathologiques du chu-yo pour leur participation à...

These_M_Ouedraogo_ULB

Universit de Ouagadougou Universit Libre de Bruxelles

Unit de Formation et de Recherche Institut de Pharmacie

en Sciences de la Sant (UFR/SDS)

3me Cycle Spcialis et Doctoral Laboratoire de Chimie Bioanalytique, - Pharmacologie Applique de Toxicologie, et de Chimie Physique - Toxicologie Applique Applique

et Laboratoire de Pharmacologie Laboratoire de Pharmacie Galnique et de Toxicologie et de Biopharmacie

Par

OUEDRAOGO Moustapha

Pharmacien

Promoteur : Prof. Jacques DUBOIS Co-promoteur : Prof. Innocent Pierre GUISSOU Prof. Karim AMIGHI

Thse prsente en vue de lobtention du Grade de Docteur en Sciences Biomdicales et Pharmaceutiques

Anne acadmique 2007/2008

DEVELOPPEMENT DUN IMPLANT BIODEGRADABLE A

BASE DE GENTAMICINE ET DE MONOLEINE DESTINE AU

TRAITEMENT DES OSTEOMYELITES CHRONIQUES

I

DEDICACES

Je ddie cette thse toute ma famille pour laffection et le soutien qui ne mont jamais fait

dfaut.

II

REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail, je tiens exprimer toute ma profonde gratitude Monsieur le

Professeur Innocent Pierre GUISSOU pour la confiance quil a place en moi en acceptant

non seulement de diriger mon programme de Doctorat, mais aussi de guider mes premiers pas

dans lenseignement et la recherche. Cest pourquoi, je me fais le devoir de lui rendre cette

confiance et de lui porter tout le respect quil mrite. Sa grande exprience en recherche et en

enseignement, sa rigueur scientifique, ses conseils et ses encouragements mont t et me

seront profitables. Il est pour moi un Matre.

Jexprime aussi toute ma reconnaissance aux Professeurs Jacques DUBOIS, Karim

AMIGHI, Viviane HENSCHEL de lUniversit Libre de Bruxelles, Brigitte EVRARD de

lUniversit de Lige pour mavoir accept dans leur Laboratoire respectif et pour

lencadrement, les conseils dont jai pu bnficier.

Mes remerciements aussi au Professeur Pierre DUEZ pour mavoir permis de raliser

les analyses chimiques par Chromatographie en Phase Gazeuse dans son Laboratoire.

A notre Matre et Juge, le Professeur Amadou DIOUF (de lUniversit Cheick Anta

Diop), merci pour lhonneur que vous nous faites en acceptant de prsider ce Jury. Vos

grandes qualits scientifiques ont certainement prvalu quant votre choix par nos matres

pour juger ce travail. Veuillez trouver ici lexpression de notre grande estime.

Je remercie galement les Professeurs Agrgs Rasmata OUEDRAOGO/ TRAORE

(Laboratoire de Microbiologie/Universit de Ouagadougou), Rasman SEMDE (Laboratoire

de Pharmacie Galnique et de Biopharmacie/ Universit de Ouagadougou), Issa T. SOME

(Laboratoire de Chimie Analytique/ Universit de Ouagadougou) pour leur participation

active ce travail. Leurs conseils ne mont jamais fait dfaut. Toute ma profonde gratitude.

Au Professeur Agrg Julien Yilboudo (Orthopdie-Traumatologie), je lui exprime ma

profonde gratitude pour avoir t lun des initiateurs de ltude, et pour ses prcieux conseils

III

quant au choix des caractristiques que pourrait avoir limplant que nous tentions de mettre au

point.

Mes remerciements vont aussi aux Docteurs Innocent NACOULMA, Christophe S.

DA, Hamado KAFANDO, tous Chirurgiens au Centre Hospitalier Universitaire de

Ouagadougou (CHU-YO), pour leur participation active aux essais cliniques de limplant que

nous avons mis au point. Ils ont facilit mes travaux dans le service de Chirurgie travers le

climat de confiance et de cordialit quils ont su crer. Par la mme occasion, je remercie tout

le personnel du Service de Traumatologie/Orthopdie, du Dpartement de la Pharmacie

Hospitalire et des Laboratoires du CHU-YO, et tous les patients ayant spontanment accept

de participer aux essais cliniques.

Je dois aussi remercier les Professeurs Robert B. SOUDRE, Olga GOUMBRI et les

Docteurs Mlanie SANOU, Norbert RAMDE du Laboratoire dAnatomie et de cytologie

pathologiques du CHU-YO pour leur participation la ralisation des tudes de raction

lhte de limplant.

Je remercie tous les Doctorants et le personnel des Laboratoires de Pharmacie

Galnique/Biopharmacie, et de Chimie Bioanalytique/ Toxicologie/ Chimie Physique

Applique de lUniversit Libre de Bruxelles (Jrme, Gilles, Charlemagne, Thami, Jamila,

Philippe DELEUZE, Touria, Nancy, Marie, et jen oublie certainement) pour le climat de

collaboration plein de cordialit quils ont su crer dans les laboratoires. Mes remerciements

vont aussi Henri MOTTE, Caroline BRIQUET et Nicole KABORE pour leur participation

au dbut de nos travaux.

Je remercie le Docteur Moussa OUEDRAOGO, Assistant en Pharmacologie

(Universit de Ouagadougou) pour les changes dignes dintrt que jai toujours eus avec lui

et aussi pour ses grandes qualits humaines.

Je remercie tous ceux, qui dune manire ou dautres, mont permis de raliser ce

travail.

IV

Enfin, je garde mes derniers remerciements et non les moindres la Commission

Universitaire pour le Dveloppement (CUD), au Conseil Interuniversitaire de la Communaut

Franaise de Belgique (CIUF), lAPEFE, au CGRI pour leur appui financier la ralisation

de ce travail. Je men voudrai de ne pas citer quelques personnalits, qui travers leurs

institutions respectives, ont t nos cts pour la ralisation de nos travaux: Nolle

LEJEUNE, Emile Charlier, Francis DEPREZ, Anselme SAWADOGO,

V

AVANT-PROPOS

Les travaux de thse que nous prsentons est une des retombes de la Coopration

Nord-Sud entre dune part lUniversit Libre de Bruxelles, lUniversit dEtat de Lige, et

dautre part lUniversit de Ouagadougou.

En effet, LUniversit de Ouagadougou, le Centre National de Recherches

Scientifiques et Technologiques (Burkina Faso) et lUniversit Libre de Bruxelles (ULB)

entretiennent des relations de Coopration depuis une vingtaine dannes.

Ces relations se sont concrtises au niveau de la Pharmacie par:

- la cration et lquipement au Burkina Faso, de lInstitut de Recherche sur les

Substances Naturelles (IRSN);

- la construction et lquipement dune Unit dextraction de plantes mdicinales au

sein de lIRSN;

- la formation des Chercheurs par la recherche;

- la construction et lquipement lIRSN dune unit de production

pharmaceutique (U-PHARMA) destine la fabrication de formes

pharmaceutiques sches (comprims, glules);

- la formation lULB de pharmaciens burkinab et de docteurs en Sciences

Pharmaceutiques;

- un soutien la formation de pharmaciens au Burkina Faso.

A travers les prsents travaux, les diffrents acteurs de cette coopration pensent

apporter leur contribution la rsolution dun problme de sant publique ayant aussi un

intrt scientifique: le traitement des ostomylites chroniques.

Il sest agi donc pour nous de mettre au point un implant biodgradable susceptible

dtre utilis efficacement dans le traitement des ostomylites chroniques. Pour atteindre cet

objectif, il nous a fallu passer en revue presque toutes les tapes du dveloppement dun

nouveau mdicament. Ce qui nous a permis dapprofondir non seulement nos connaissances

en Pharmacie Galnique, en Physico-chimie, en Chimie Analytique, en Microbiologie, en

Essais cliniques mais aussi et surtout en Etudes toxicologiques in vitro et in vivo dun

mdicament en phase de dveloppement.

Les rsultats auxquels nous sommes parvenus sont encourageants quant une

contribution une meilleure prise en charge des ostomylites chroniques. Limplant mis au

point permettra daugmenter les chances de traitement des ostomylites chroniques.

VI

La Salle "Blanche installe loccasion de nos travaux pourra servir non seulement

comme outil de formation, mais aussi comme site de fabrication dautres formes

pharmaceutiques striles.

Ces travaux sont une preuve que Recherche Fondamentale et Recherche Applique

peuvent tre jumeles pour approfondir les connaissances thoriques et rsoudre les

problmes de sant des populations.

VII

SOMMAIRE

VIII

Page

DEDICACES .......................................................................................................................................................... I

REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................... II

AVANT-PROPOS.................................................................................................................................................V

SOMMAIRE.......................................................................................................................................................VII

RESUME .......................................................................................................................................................... XIV

ABSTRACT...................................................................................................................................................... XVI

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS............................................................................................... XVIII

LISTE DES TABLEAUX ..................................................................................................................................XX

LISTE DES FIGURES ...................................................................................................................................XXII

INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................................................... 1

PREMIERE PARTIE: DONNEES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................ 5

I. LOSTEOMYELITE................................................................................................................................... 6

I.1. CLASSIFICATION DES OSTEOMYELITES.................................................................................................. 6

I.2. PATHOGENESE BACTERIENNE ............................................................................................................... 8

I.3. LE TERRAIN .......................................................................................................................................... 8

I.3.1. Infection osseuse et diabte............................................................................................................. 8 I.3.2. Ostomylite et polyarthrite rhumatode......................................................................................... 9

I.4. ASPECTS CLINIQUES.............................................................................................................................. 9

I.4.1. Lostomylite hmatogne ............................................................................................................. 9 I.4.2. Les ostomylites par inoculation directe ou par contigut........................................................... 9 I.4.3. Lostomylite chronique .............................................................................................................. 10

I.5. TRAITEMENT....................................................................................................................................... 10

I.5.1. Traitement mdical........................................................................................................................ 10 I.5.2. Traitement chirurgical .................................................................................................................. 10

II. LES IMPLANTS ....................................................................................................................................... 10

II.1. LES IMPLANTS NON BIODEGRADABLES ............................................................................................... 11

II.2. LES IMPLANTS BIODEGRADABLES ....................................................................................................... 11

III. REPONSE DE LHOTE A UN IMPLANT ........................................................................................ 12

III.1. REACTION INFLAMMATOIRE AIGU..................................................................................................... 12

III.2. REACTION INFLAMMATOIRE CHRONIQUE ............................................................................................ 13

III.3. REPARATION TISSULAIRE.................................................................................................................... 13

III.4. REACTION GRANULOMATEUSE ........................................................................................................... 14

IV. LE SULFATE DE GENTAMICINE................................................................................................... 14

IV.1. PROPRIETES PHARMACOCINETIQUES................................................................................................... 15

IV.2. MODE DACTION ................................................................................................................................. 16

IV.3. PRECAUTIONS ..................................................................................................................................... 16

IV.4. TOXICITE DES AMINOSIDES ................................................................................................................. 17

IV.4.1. Mcanisme daction toxique au niveau rnal................................................................................ 17 IV.4.2. Caractristiques smiologiques de la nphropathie ..................................................................... 17

IX

IV.4.3. Histologie ...................................................................................................................................... 18 IV.4.4. Toxicit auditive ............................................................................................................................ 18

V. LA MONOLEINE ..................................................................................................................................... 19

V.1. PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES ....................................................................................................... 19

V.2. TOXICITE ............................................................................................................................................ 20

V.3. LES METABOLITES DE LA MONOLEINE................................................................................................. 20

V.3.1. Le glycrol..................................................................................................................................... 20 V.3.2. Lacide olique.............................................................................................................................. 21

VI. ETAPES DE DEVELOPPEMENT DUN MEDICAMENT............................................................. 22

VI.1. LES PRE-REQUIS A LEXPERIMENTATION CLINIQUE ............................................................................. 22

VI.1.1. Dossier technique et analytique .................................................................................................... 22 VI.1.2. Etudes pharmacologiques ............................................................................................................ 23 VI.1.3. Etudes toxicologiques.................................................................................................................... 23

VI.2. LEXPERIMENTATION CLINIQUE .......................................................................................................... 27

VI.2.1. Phase I........................................................................................................................................... 27 VI.2.2. Phase II ......................................................................................................................................... 27 VI.2.3. Phase III ........................................................................................................................................ 28 VI.2.4. Etudes aprs AMM........................................................................................................................ 28

VII. BONNES PRATIQUES DE FABRICATION DES MEDICAMENTS STERILES ....................... 28

VII.1. GENERALITES ..................................................................................................................................... 28

VII.2. SURVEILLANCE MICROBIOLOGIQUE DES ZONES A ATMOSPHERE CONTROLEE...................................... 30

VII.3. PRODUITS STERILISES DANS LEUR RECIPIENT FINAL............................................................................ 31

VII.4. PREPARATION ASEPTIQUE ................................................................................................................... 31

VIII. ESSAIS DE STERILITE ET DES ENDOTOXINES BACTERIENNES DE MEDICAMENTS STERILES ........................................................................................................................................................... 32

VIII.1. ESSAIS DE STERILITE ........................................................................................................................... 32

VIII.2. ESSAIS DES ENDOTOXINES BACTERIENNES.......................................................................................... 33

VIII.2.1. Historique, nature et toxicit des endotoxines............................................................................... 33 VIII.2.2. Techniques de recherche et de quantification des endotoxines bactriennes................................ 34 VIII.2.3. Mise en uvre dun test LAL par la technique de glification ...................................................... 34

DEUXIEME PARTIE : NOTRE ETUDE......................................................................................................... 38

CADRE DE LETUDE ....................................................................................................................................... 39

OBJECTIFS ........................................................................................................................................................ 40

CHAPITRE I: FABRICATION DIMPLANTS BIODEGRADABLES DESTINES AU TRAITEMENT DOSTEOMYELITES CHRONIQUES............................................................................................................ 41

INTRODUCTION............................................................................................................................................... 42

I. MATERIEL ET METHODES ................................................................................................................. 42

I.1. DETERMINATION DE LA CONTAMINATION PARTICULAIRE DE L'AIR DES DIFFERENTS COMPARTIMENTS

DE LA "SALLE BLANCHE" .................................................................................................................................. 44

I.2. CONTROLE DE LA BIOCONTAMINATION DE L'AIR DES DIFFERENTS COMPARTIMENTS DE LA "SALLE

BLANCHE" ......................................................................................................................................................... 45

I.3. CONTROLE DE LA BIOCONTAMINATION DES SURFACES DE TRAVAIL ................................................... 47

X

I.4. PREPARATION DES IMPLANTS.............................................................................................................. 47

II. RESULTATS ET DISCUSSIONS............................................................................................................ 50

II.1. DETERMINATION DE LA CONTAMINATION PARTICULAIRE ET DE LA BIOCONTAMINATION L'AIR DES

DIFFERENTS COMPARTIMENTS DE LA "SALLE BLANCHE"................................................................................... 50

II.2. CONTROLE DE LA BIOCONTAMINATION DES SURFACES DE TRAVAIL ................................................... 52

II.3. PREPARATION ..................................................................................................................................... 53

CONCLUSION.................................................................................................................................................... 53

CHAPITRE II: CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DES IMPLANTS ET CINETIQUE DE LIBERATION DE LA GENTAMICINE.......................................................................................................... 54

INTRODUCTION............................................................................................................................................... 55


I.1. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE.............................................................................................. 55

I.1.1. Observation macroscopique.......................................................................................................... 55 I.1.2. Microscopie sur platine chauffante (Hot Stage Microscopy ou HSM).......................................... 55 I.1.3. Calorimtrie diffrentielle balayage (Differential Scanning Calorimetry ou DSC)................... 55 I.1.4. Diffraction des rayons X (DRX) .................................................................................................... 56 I.1.5. La thermogravimtrie (TGA)......................................................................................................... 56 I.1.6. Etude rhologique ......................................................................................................................... 57 I.1.7. Dtermination de la teneur en eau ................................................................................................ 57 I.1.8. Dtermination de la teneur en thanol rsiduel ............................................................................ 57 I.1.9. Identification et dosage des acides gras libres.............................................................................. 58

I.2. CINETIQUE DE LIBERATION DU SULFATE DE GENTAMICINE ................................................................. 60

I.3. ETUDE DE STABILITE........................................................................................................................... 62


II.1. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE.............................................................................................. 63

II.1.1. Observation macroscopique.......................................................................................................... 63 II.1.2. Observation microscopique........................................................................................................... 64 II.1.3. Calorimtrie diffrentielle balayage (Differential Scanning Calorimetry ou DSC)................... 65 II.1.4. Diffraction des rayons X (DRX) .................................................................................................... 67 II.1.5. La thermogravimtrie (TGA)......................................................................................................... 68 II.1.6. Etude rhologique ......................................................................................................................... 71 II.1.7. Dtermination de la teneur en eau ................................................................................................ 73 II.1.8. Dtermination de la teneur en thanol rsiduel ............................................................................ 74 II.1.9. Identification et dosage des acides gras libres.............................................................................. 75

II.2. CINETIQUE DE LIBERATION DU SULFATE DE GENTAMICINE ................................................................. 76

II.3. ETUDE DE STABILITE........................................................................................................................... 80

CONCLUSION.................................................................................................................................................... 82

CHAPITRE III: CONTROLE MICROBIOLOGIQUE DES MATIERES PREMIERES ET DU PRODUIT FINI................................................................................................................................................... 83

INTRODUCTION............................................................................................................................................... 84


I.1. ESSAI DE STERILITE............................................................................................................................. 84

I.1.1. Choix des milieux de culture ......................................................................................................... 84 I.1.2. Etude des proprits nutritives des milieux de culture.................................................................. 85

XI

I.1.3. Etude de la strilit des milieux de culture.................................................................................... 86 I.1.4. Etude de la fertilit des milieux en prsence des chantillons tester.......................................... 86 I.1.5. Essais de strilit du myristate d'isopropyle et de l'eau peptone additionne de polysorbate 80 (Tween 80) 1%........................................................................................................................................ 87 I.1.6. Essai de strilit de leau utilise pour la prparation de limplant ............................................. 88 I.1.7. Essai de strilit de la monoline.................................................................................................. 88 I.1.8. Essai de strilit du sulfate de gentamicine................................................................................... 88 I.1.9. Essai de strilit de limplant........................................................................................................ 89

I.2. RECHERCHE ET DOSAGE DES ENDOTOXINES BACTERIENNES IN VITRO ................................................. 90

I.2.1. Vrification de la sensibilit dclare du lysat.............................................................................. 90 I.2.2. Dtermination de la Concentration Limite en Endotoxines bactriennes (CLE) de l'implant, et de la Dilution Maximale Significative (DMS) .................................................................................................. 91 I.2.3. Extraction, recherche et dosage in vitro proprement dits des endotoxines bactriennes dans les implants 91


II.1. ESSAIS DE STERILITE ........................................................................................................................... 92

II.1.1. Etude de la fertilit et de la strilit des milieux de culture .......................................................... 92 II.1.2. Etude de la fertilit des milieux en prsence des chantillons tester.......................................... 92 II.1.3. Essais de strilit du myristate d'isopropyle et de l'eau peptone additionne de polysorbate 80 (Tween 80) 1%........................................................................................................................................ 93 II.1.4. Essais de strilit des matires premires..................................................................................... 93 II.1.5. Essai de strilit de limplant........................................................................................................ 93

II.2. RECHERCHE ET DOSAGE DES ENDOTOXINES BACTERIENNES IN VITRO ................................................. 94

II.2.1. Vrification de la sensibilit dclare du lysat.............................................................................. 94 II.2.2. Dtermination de la Concentration Limite en Endotoxines bactriennes (CLE) de l'implant, et de la Dilution Maximale Significative (DMS) .................................................................................................. 94 II.2.3. Recherche et dosage in vitro proprement dits des endotoxines bactriennes dans les implants 95

CONCLUSION.................................................................................................................................................... 96

CHAPITRE IV : ETUDES TOXICOLOGIQUES IN VITRO ........................................................................ 97

INTRODUCTION............................................................................................................................................... 98


I.1. TEST DHEMOLYSE IN VITRO ................................................................................................................ 98

I.2. TEST DE CYTOTOXICITE IN VITRO ........................................................................................................ 99

I.3. TEST DE GENOTOXICITE IN VITRO ...................................................................................................... 100

I.4. ANALYSE STATISTIQUE ..................................................................................................................... 102

II. RESULTATS ET DISCUSSIONS.......................................................................................................... 103

II.1. TEST DHEMOLYSE IN VITRO .............................................................................................................. 103

II.2. TEST DE CYTOTOXICITE IN VITRO ...................................................................................................... 104

II.3. TEST DE GENOTOXICITE IN VITRO ...................................................................................................... 106

CONCLUSION.................................................................................................................................................. 109

CHAPITRE V: ETUDES TOXICOLOGIQUES PRECLINIQUES CHEZ LANIMAL .......................... 110

INTRODUCTION............................................................................................................................................. 111

I. MATERIEL ET METHODES ............................................................................................................... 111

I.1. ANIMAUX DEXPERIENCE.................................................................................................................. 111

XII

I.2. PROCEDURE DIMPLANTATION.......................................................................................................... 112

I.3. MONITORING CLINIQUE DES SOURIS.................................................................................................. 112

I.4. EVALUATION DE LA REACTION TISSULAIRE LOCALE ......................................................................... 112

I.4.1. Evaluation de ldme ................................................................................................................ 112 I.4.2. Examen histologique ................................................................................................................... 112

I.5. EVALUATION DES EFFETS RENAUX ET HEPATIQUES........................................................................... 113

I.5.1. Examen macroscopique............................................................................................................... 113 I.5.2. Examen histologique ................................................................................................................... 113 I.5.3. Exploration fonctionnelle ............................................................................................................ 113

I.6. EFFET SUR LE METABOLISME DES TRIGLYCERIDES............................................................................ 114

I.7. ANALYSE STATISTIQUE ..................................................................................................................... 114

II. RESULTATS ET DISCUSSIONS.......................................................................................................... 114

II.1. MONITORING CLINIQUE DES SOURIS.................................................................................................. 114

II.2. EVALUATION DE LA REACTION TISSULAIRE LOCALE ......................................................................... 115

II.2.1. Evaluation de ldme ................................................................................................................ 115 II.2.2. Examen histologique ................................................................................................................... 120

II.3. EVALUATION DES EFFETS RENAUX ET HEPATIQUES........................................................................... 121

II.4. EFFET SUR LE METABOLISME DES TRIGLYCERIDES............................................................................ 123

CONCLUSION.................................................................................................................................................. 124

CHAPITRE VI: ETUDE DEFFICACITE ET DE TOLERANCE CLINIQUES ...................................... 126

INTRODUCTION............................................................................................................................................. 127

I. PROTOCOLE EXPERIMENTAL ........................................................................................................ 127

I.1. CRITERES DINCLUSION DES PATIENTS.............................................................................................. 128

I.2. BILAN PRE-THERAPEUTIQUE ............................................................................................................. 129

I.2.1. Bilan clinique .............................................................................................................................. 129 I.2.2. Bilan radiologique....................................................................................................................... 129 I.2.3. Bilan biologique .......................................................................................................................... 129

I.3. TRAITEMENT REU ........................................................................................................................... 130

I.4. SUIVI DES PATIENTS TRAITES ............................................................................................................ 131

I.5. CRITERES DEFFICACITE ET DE TOLERANCE DU TRAITEMENT............................................................ 132

I.6. CONSIDERATIONS ETHIQUES ............................................................................................................. 133

II. RESULTATS ........................................................................................................................................... 133

II.1. EFFICACITE DU TRAITEMENT ............................................................................................................ 133

II.2. TOLERANCE AU TRAITEMENT............................................................................................................ 136

III. DISCUSSIONS.................................................................................................................................... 136

III.1. EFFICACITE DU TRAITEMENT ............................................................................................................ 136

III.2. TOLERANCE AU TRAITEMENT............................................................................................................ 138

CONCLUSION.................................................................................................................................................. 139

CONCLUSION GENERALE .......................................................................................................................... 140

XIII

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES........................................................................................................ 143

ANNEXES .............................................................................................................................................................. I

NOTE DINFORMATION AU PATIENT ........................................................................................................ II

FORMULAIRE DE CONSENTEMENT............................................................................................................V

CAHIER DOBSERVATION ............................................................................................................................ VI

PUBLICATIONS ...............................................................................................................................................VII

XIV

RESUME Lostomylite chronique est une infection chronique du tissu osseux et de la moelle.

Cest une infection grave du fait de sa localisation au sein dun tissu profond, de la

complexit de sa prise en charge thrapeutique et de la mise en jeu du pronostic fonctionnel.

Lincidence de lostomylite chronique est accrue sur certains terrains (drpanocytose,

diabte, et polyarthrite rhumatode entre autres). Son traitement classique repose sur un

curettage chirurgical associ une antibiothrapie par voie gnrale durant au moins 6

semaines. Ce traitement est marqu le plus souvent par des checs du fait de la difficult de

faire parvenir des antibiotiques doses efficaces et de manire prolonge ou continue au

niveau de l'os infect.

Le but de notre travail tait de dvelopper une formulation pharmaceutique

biodgradable susceptible de librer de manire prolonge et in situ au niveau du foyer

infectieux l'antibiotique quest le sulfate de gentamicine. Cette formulation devait tre

efficace pour le traitement des ostomylites chroniques et prsenter une grande innocuit

pour le patient.

Quatre formulations dimplants base de sulfate de gentamicine et de monoline ont

t prpares en Salle blanche dont le niveau de contamination particulaire et microbiologique

a t conforme aux normes europennes. Ces implants se prsentaient sous forme de gels

bioadhsifs, dapparence homogne. Ils se prenaient en masse au contact de leau. Des

observations au microscope optique, des tudes de Calorimtrie diffrentielle balayage

(DSC), de Diffraction des rayons X, de thermogravimtrie, de dosage deau (mthode Karl

Fischer) des gels ont montr que deux formes de monoline co-existent dans les gels :

monoline lie leau et monoline libre; aussi, les gels se prsentent sous forme de cristaux

liquides. Les tests de dissolution ont montr que seul limplant renfermant 5% de

gentamicine, 80% de monoline et 15% deau a libr la presque totalit de la gentamicine en

continu sur 20 jours. Celui-ci a t slectionn pour la suite des travaux. Le mcanisme de la

libration de lantibiotique a t celui dune diffusion contrle. Ces implants ont t

physiquement instables 30 C mais stables lorsquils sont conservs au rfrigrateur (2-6

C) pendant au moins 10 mois. La cintique de libration des implants reste inchange dans

les mmes conditions de conservation (2-6 C pendant 10 mois).

Les essais de strilit raliss sur membrane filtrante ont montr que les implants

fabriqus taient striles. En outre, ils se sont rvls apyrognes travers le test LAL (Lysat

damoebocyte de Limule).

XV

Le test de cytotoxicit in vitro (test MTT) des implants a t ralis en utilisant la

mthode de contact direct. Ils nont prsent aucune toxicit vis--vis des fibroblastes et des

macrophages qui ont t utilises comme cellules tests. Par ailleurs, ils ont t compatibles

avec les rythrocytes dhmoglobine AA ou SS. Lvaluation in vitro de la gnotoxicit des

implants a t ralise en utilisant la technique des essais comtes. Ils nont prsent aucun

potentiel gnotoxique.

Linfiltration de limplant (renfermant 5% de gentamicine, 80% de monoline et 15%

deau) sous laponvrose plantaire des souris na pas perturb les paramtres biologiques du

foie et des reins (bilirubinmie libre, bilirubinmie totale, cratininmie) au bout de 52 jours

de test. Le mtabolisme des triglycrides na pas t affect. Les tudes histologiques nont

rvl ni de signes dinflammation chronique de laponvrose, ni de lsions rnales ou

hpatiques.

Pour ltude de la tolrance et de lefficacit de limplant dans le traitement des

ostomylites chroniques, une autorisation pralable du Comit dEthique pour la Recherche

en Sant (CERS) du Burkina Faso a t obtenue. Une cohorte de 19 patients souffrant

dostomylites chroniques et ayant donn son consentement a t incluse dans ltude. Tous

les patients ont bnfici dune squestrectomie accompagne dun curetage et dun

comblement de la cavit osseuse avec limplant. Les signes cliniques, radiologiques et

biologiques obtenus aprs le traitement ont t en faveur dune gurison des patients traits

dans un dlai de 30 70 jours. Avec un recul de 2 12 mois (une mdiane de 10 mois), les

suivis cliniques, biologiques et radiologiques ont permis de conclure linnocuit de

limplant.

Un implant base de monoline et de gentamicine ayant montr son efficacit et son

innocuit dans le traitement des ostomylites chroniques a t ainsi dvelopp. Aprs la

ralisation dun essai clinique multicentrique randomis, il fera lobjet dune demande

dAutorisation de Mise sur le March.

XVI

ABSTRACT

Chronic osteomyelitis is a chronic infection of bone and its marrow. It is commonly

associated with some diseases like sickle cells disease, diabetes, and arthritis. Chronic

osteomyelitis treatment is complex, due to the difficulty to achieve therapeutic drug levels at

the site of infection by systemic administration.

Our objective was to develop a biodegradable implant based on gentamicin and

monoolein. It should be able to make a sustained release of the gentamicin in the site of

infection. This novel formulation should be biocompatible and efficacious to treat chronic

osteomyelitis.

Four formulations of implants based on gentamicin and monoolein were made. The

final products were homogenous gels, becoming more solid in contact with water. Hot stage

microscopy, DSC, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction, and determination of

moisture contents (Karl Fischer titration) showed cubic liquid crystalline and eutectic

structures of the implants. Only the formulation consisting of 80-15-5% w/w monoolein-

water-gentamicin sulfate progressively released the totality of the antibiotic for a period of

twenty days without burst effect. This formulation was selected for the following studies. The

implants were physically instable at room temperature by stable when they were kept cool (2-

6 C) during at least 10 months. Their in vitro drug release characteristics were not changed

in the same conditions (after storage for 10 months at 2 6 C).

The Lysat damoebocyte de Limule (LAL) and sterility assays proved that the

implants were made according to the Good Laboratory Practice. They were sterile and

apyrogen.

The MTT and comet assays performed with fibroblasts and macrophages revealed that

the implants were non-cytotoxic and were not potentially genotoxic. They were also

compatible in vitro with blood erythrocytes.

The biocompatibility and toxicity of the implants assessed in vivo revealed that they

were well tolerated and had acceptable biocompatibility at long-term.

As for clinical assessment of the implants, 19 patients with chronic osteomyelitis

caused by a microorganism sensitive to gentamicin were included. After surgical curettage of

the infected bone, the dead space was filled in with the implants. To prevent post-operative

septicaemia, a systemic antibiotherapy was prescribed for 3 days following the operation.

Clinical, biological and radiological follow-up (range from 2 to 12 months) revealed that 18

XVII

patients recovered from chronic osteomyelitis (within 30-70 days) without adverse events.

The wound of one patient whose bone was exposed did not scar over after 10 months.

However, it was no longer infected.

Further investigations through randomized multicentric trials will be done in order to

obtain trade license.

XVIII

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

ADN: Acide dsoxyribonuclique

ALAT: Alanine-aminotransfrase

AMM : Autorisation de Mise sur le March

ASAT: Aspartate amino-transfrase

ATCC: American Type Culture Collection

Cf.: Confre

CHU-YO: Centre Hospitalier Universitaire Yalgado Oudraogo

CLE: Concentration Limite en Endotoxines

CMI: Concentration minimale inhibitrice

DL50: Dose Ltale 50%

DMM: Dose Minimale Mortelle

DMS: Dilution Maximale Significative

DMSO: Dimthyle sulfoxide

DO: Densit Optique

DRX: Diffraction des rayons X

DSC: Differential Scanning Calorimetry

EEB: Essai des Endotoxines Bactriennes

FDA: Food and drug administration

Fig.: Figure

HSM: Hot Stage Microscopy

HSP: Hmatine-phloxine-safran

LAL: Lysat dAmbocytes de Limule

LPS: Lipopolysaccharides

MTT: 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide

NFS: Numration Formule Sanguine

Ph. Eur.: Pharmacope europenne

PMMA: Polyhmtylemthacrylate

ppm: partie par million

RPM: Rotation par minute

TGA: Thermogravimtrie

TSA: glose Trypto-casine soja

XIX

TSB: Bouillon trypto-casine soja

UE: Unit dEndotoxine

UFC: Unit Formant Colonie

UI: Unit Internationale

VIH: Virus dImmuno-dficience Humaine

VS: Vitesse de Sdimentation

ZS: Zone Strile

ZT: Zone Technique

XX

LISTE DES TABLEAUX Page Tableau I: Classification des ostomylites selon Cierny-Mader. ............................................. 7

Tableau II: Tests de biomcompatibilit d'implant libration contrle (Mallapragada SK et

Narasimhan B, 1999)........................................................................................................ 27

Tableau III: Recommandations pour la surveillance microbiologique des zones atmosphre

contrle durant la production.......................................................................................... 31

Tableau IV : Dose seuil dendotoxines (K) par kg de masse corporelle et par heure, en

fonction de la voie dadministration................................................................................. 35

Tableau V: Composition du mlange contenu dans le ballon (dbut de la prparation) ......... 48

Tableau VI: Composition des diffrents implants.................................................................... 49

Tableau VII: Nombre de particules par m3 dair en fonction du site de prlvement (en

priode de repos) .............................................................................................................. 51

Tableau VIII: Nombre de particules par mtre cube dair en fonction du site de prlvement

(pendant la production) .................................................................................................... 51

Tableau IX : Nombre de colonies isoles (UFC) pour 1 000 L d'air en fonction du type de

contamination et du site de prlvement en priode de repos.......................................... 52

Tableau X : Nombre de colonies isoles (UFC) pour 1 000 L d'air en fonction du type de

contamination et du site de prlvement en priode de production ................................. 52

Tableau XI: Contrainte de cisaillement (mPa) des implants (moyenne cart-type, n = 3) en

fonction de la vitesse de cisaillement ............................................................................... 72

Tableau XII: Pourcentage (m/m) en eau (moyenne cart-type, n = 3) des implants 1, 2, 3 et

4 dtermin par la mthode Karl Fischer (KF) et par TGA ............................................. 74

Tableau XIII: Teneur (ppm) des implants en thanol (moyenne cart-type, n = 3) ............. 74

Tableau XIV: Concentrations des implants (% m/m) en acides gras libres (moyenne cart-

type, n = 3) ....................................................................................................................... 75

Tableau XV: Teneurs (% m/m) en sulfate de gentamicine (moyenne cart-type, n = 5) de

limplant 2 frachement prpar et de celui conserv pendant 10 mois ........................... 81

Tableau XVI: Composition des tubes pour la vrification de la sensibilit du lysat ............... 90

Tableau XVII: Rsultats du test de vrification de la sensibilit dclare du lysat ................. 94

Tableau XVIII: Rsultats de recherche et de dosage des endotoxines dans les implants ........ 95

Tableau XIX : Composition des tubes ayant servi au test dhmolyse in vitro ...................... 99

XXI

Tableau XX : Pourcentage dhmolyse (moyenne SEM, n = 10) provoqu par limplant 2 en

fonction de la dose et du type dhmatie (hmaties provenant de sujets homozygotes AA

et de dhomozygotes SS)................................................................................................ 104

Tableau XXI: Pourcentages dADN dans la queue des comtes (moyenne SEM) en fonction

de la cellule et du produit ............................................................................................... 108

Tableau XXII: Volume des pattes (mL) des souris avant et aprs administration de 0,05 mL

de produits sous laponvrose plantaire. ........................................................................ 117

Tableau XXIII:Concentrations sriques (moyenne S.D, n = 10) en substances endognes

pour les lots de souris ayant reu de leau physiologique, de la monoline et limplant 2

en administration sous-plantaire (52 jours aprs administration). ................................. 121

Tableau XXIV: Rsultats du traitement de 19 patients soufrant dostomylite chronique par

un implant biodgradable base de gentamicine et de monoline. ............................... 135

XXII

LISTE DES FIGURES Page Figure 1: Ostomylite chronique du tibia d'un homme g de 50 ans...................................... 6

Figure 2: Formules chimiques de la gentamicine..................................................................... 15

Figure 3: formule chimique de la monoline (Mono-olate de glycryle) .............................. 20

Figure 4: formule chimique du glycrol (propan-1,2,3-triol ou 1,2,3-propanetriol ................. 21

Figure 5: formule chimique de l'acide olique ......................................................................... 22

Figure 6: Plan dtaill de la "Salle blanche" ............................................................................ 44

Figure 7: Visualisation des sites de prlvement pour les comptages particulaire et

microbiologique de l'air.................................................................................................... 46

Figure 8 : Photo dchantillon dun implant ............................................................................ 64

Figure 9: HSM (lumire non polarise, 37 C) de monoline et d'implant (grossissement x

500)................................................................................................................................... 65

Figure 10: Thermogrammes (enregistrs lors de la 1re chauffe) de la monoline et des

implants 1, 2, 3, 4 ............................................................................................................. 66

Figure 11: Spectre de diffraction des rayons X de sulfate de gentamicine (a), de monoline

(b), dimplant blanc 1 (c), dimplant blanc 2 (d), dimplants 1 (e), 2 (f), 3 (g), 4 (h) et

dimplant 2 conserv pendant 10 mois au rfrigrateur (2-6C) (f). .............................. 68

Figure 12 : Perte de poids des chantillons dimplants 1 (a) et 2 (b) en fonction de la

temprature....................................................................................................................... 70

Figure 13: Perte de poids des chantillons dimplants 1 (c) et 2 (d) en fonction de la

temprature....................................................................................................................... 71

Figure 14 : Rhogrammes des implants 1, 2, 3 et 4 ................................................................. 72

Figure 15: Les principaux comportements rhologiques des fluides ....................................... 73

Figure 16: Chromatogramme typique des implants obtenu par chromatographie en phase

gazeuse. ............................................................................................................................ 74

Figure 17 : Chromatogramme typique dacides gras estrifis dans les implants ................... 76

Figure 18: Cintique de libration du sulfate de gentamicine partir des implants ................ 79

Figure 19: Pourcentage de libration du sulfate de gentamicine partir de limplant 2 en

fonction de la racine carre du temps............................................................................... 79

Figure 20: Thermogrammes DSC de la monoline (glyceryl monooleate) et des implants 1, 2

immdiatement aprs prparation ( ____ ) et aprs 10 mois de conservation (------)..... 80

Figure 21 : Cintique de libration du sulfate de gentamicine partir dimplants frachement

prpar et conserv........................................................................................................... 81

XXIII

Figure 22: Etapes de ralisation des essais comtes .............................................................. 102

Figure 23: Pourcentage de lyse des hmaties de sujets homozygotes AA (n = 10) et SS (n =

10) en fonction de la dose dimplant .............................................................................. 104

Figure 24: Viabilit des fibroblastes V79-4 ATCC en fonction des concentrations dimplants :

implant 2 (gentamicine 5%, eau 15%, monoline 80%), implant 4 (gentamicine 10%,

eau 15%, monoline 75%). Chaque point reprsente la moyenne de viabilit cellulaire

dans 4 puits (Donnes obtenues de 3 expriences spares).......................................... 105

Figure 25: Viabilit des macrophages P388D1 ATCC en fonction des concentrations

dimplants. Chaque point reprsente la moyenne de viabilit cellulaire dans 4 puits

(Donnes obtenues de 3 expriences spares).............................................................. 106

Figure 26: Viabilit des fibroblastes V79-4 ATCC et des macrophages P388D1 ATCC en

fonction des concentrations de mthanol. ...................................................................... 106

Figure 27: Box Plot des pourcentages dADN dans la queue des comtes (Tail DNA%) des

fibroblastes V79-4 tmoins et des fibroblastes V79-4 traits avec du mthanol dilu ou

avec des implants (n= nombre de comtes analyses). .................................................. 108

Figure 28: Box Plot des pourcentages dADN dans la queue des comtes (Tail DNA%) des

macrophages P388D1 tmoins et des macrophages P388D1 traits avec du mthanol

dilu ou avec des implants (n= nombre de comtes analyses). .................................... 109

Figure 29: Box Plot de lvolution du volume des pattes de souris ayant reu 0,05 mL deau

physiologique en fonction du temps (n = 10)................................................................. 118

Figure 30: Box Plot de lvolution du volume des pattes de souris ayant reu 0,05 mL de

carraghnine en fonction du temps (n = 10)................................................................... 118

Figure 31: Box Plot de lvolution du volume des pattes de souris ayant reu 0,05 mL de

monoline en fonction du temps (n = 10) ...................................................................... 119

Figure 32: Box Plot de lvolution du volume des pattes de souris ayant reu 0,05 mL

dimplant en fonction du temps (n = 10)........................................................................ 119

Figure 33. (A): microscopie optique daponvrose plantaire de souris ayant reu de leau

physiologique (a), de la monoline (b), et de limplant (c) sous laponvrose plantaire120

Figure 34: Diagrammes des concentrations sriques (moyenne S.D, n = 10) en cratinine, en

bilirubine directe et en bilirubine totale chez les lots de souris ayant reu respectivement

0,5 mL deau physiologique, de monoline et dimplant 2............................................ 122

Figure 35 : Diagrammes des concentrations sriques (moyenne SD, n = 10) en triglycrides

chez les lots de souris ayant reu respectivement 0,5 mL deau physiologique, de

monoline et dimplant 2................................................................................................ 124

XXIV

Figure 36: Squestrectomie (a), curetage (b), comblement de la cavit osseuse par un implant

(c), et suture de la plaie chirurgicale (d)......................................................................... 131

Figure 37: Ostomylite chronique de l'avant bras avant traitement (a) et 35 jours aprs le

dbut du traitement......................................................................................................... 135

Figure 38: Radiographie dune fibula avant (a) et aprs intervention chirurgicale. .............. 136

1

INTRODUCTION GENERALE

Introduction gnrale

2

Linfection du tissu osseux ou ostomylite est dfinie par la prsence et la

multiplication dun microorganisme pathogne implant par voie hmatogne ou par un foyer

contigu au niveau de la mdullaire et/ou de la corticale osseuse, aboutissant sa destruction et

lapposition dos pathologique (Brause BD, 1997; Lew DP et Waldvoimplant FA, 1997;

King RW et Johnson D, 2005). Lostomylite est de principe une infection grave du fait de

sa localisation au sein dun tissu profond, de sa tendance volutive naturelle la chronicit,

des difficults de prise en charge thrapeutique et de la mise en jeu du pronostic fonctionnel

(Ciampolini J et Harding KG, 2000 ; Mader JT et coll., 2001). Lincidence de lostomylite

chronique est accrue sur certains terrains (drpanocytose, diabte, polyarthrite rhumatode)

(Habibou A et coll., 1999 ; Ader F et coll., 2004, Springer ING et coll., 2007). Elle reprsente

5,3% des causes dhospitalisation dans le Service de Traumatologie et dOrthopdie du

Centre Hospitalier Universitaire de Ouagadougou / Burkina Faso. Lge moyen des patients

est de 18 ans, avec des extrmes allant de 2 60 ans, selon une tude ralise dans le mme

Service entre 1996 et 2000 (Nacoulma SI et coll., 2007).

Bien que sa physiopathologie et sa clinique soient bien connues, lostomylite

chronique reste une maladie difficile traiter (Ciampolini J et Harding KG, 2000 ; Mader JT

et coll., 2001). Si le traitement chirurgical est maintenant bien codifi, les modalits du

traitement par antibiotiques, complment indispensable au traitement chirurgical sont

discutes. Pour atteindre des taux osseux efficaces, les antibiotiques doivent tre administrs

par voie gnrale, pendant au moins six semaines, des doses la limite des toxicits rnale,

hpatique ou auditive. Les taux dchec conscutifs ce type de traitement avoisinent 30%

(Anderson JM et Horn KM, 1970; Hedstrom SA, 1974; Blaha J et coll., 1993 ; Nelson CL et

coll., 1993 ; Traor O et coll., 1997). Ces forts taux dchec sont dus au fait quil est difficile

de faire parvenir par voie gnrale les antibiotiques des concentrations efficaces au niveau

du foyer infectieux sans risque de toxicit. En effet, Les concentrations sriques

dantibiotiques requises pour obtenir des concentrations efficaces au niveau des os, ou le

traitement prolong par voie gnrale peuvent entraner une toxicit systmique. La demi-vie

courte des antibiotiques et la faible vascularisation des os infects compliquent donc

lantibiothrapie par voie gnrale de lostomylite chronique (Stephens D et coll., 2000 ;

Jain JP et coll., 2005).

Introduction gnrale

3

Ainsi, l'antibiothrapie par voie locale se prsente comme un complment voire une

alternative au traitement par voie gnrale (Rosenberg A, 1994; Stephens D, 2000). De

nombreuses mthodes ont dj t utilises.

Des implants de polymthylemthacrylate (PMMA) imprgns dantibiotiques ont t

dvelopps (Jain JP et coll., 2005). Linconvnient majeur de ces implants est quils ne sont

pas rsorbs in vivo. Une seconde intervention chirurgicale est donc ncessaire pour extirper

l'implant de lorganisme. Cette seconde intervention est non seulement inconfortable pour le

patient mais prsente aussi un risque de rinfection des tissus cicatriss (Dion A et Coll.,

2005). Elle contribue aussi augmenter le cot du traitement de lostomylite chronique.

Ds lors, dautres tudes se portent sur le dveloppement d'implants biodgradables.

Les plus tudis dans ce sens sont les poly(L-lactide), les poly(DL-lactide-co-glycolide), les

polyanhydrides, et le collagne imprgns dantibiotiques (Zhang X et coll., 1994, Meyer JD

et coll., 1998; Sansdrap P, 1996; Jain JP et coll., 2005). Paralllement, des greffes dos

imprgnes dantibiotiques et des pompes implantables sont exprimentes pour assurer une

libration prolonge dantibiotiques au niveau de los infect (Ruttle PE et coll., 1984; Perry

CR et coll., 1988). En dpit de ces avances, les taux de succs au traitement de

lostomylite chronique restent insatisfaisants (Wirganowicz PZ, 1999). En outre, mme si

les implants libration contrle sont dvelopps depuis des dcennies, ils en sont encore

leurs balbutiements au point de vue commercial. Peu de systmes implantables de libration

contrle dantibiotiques existent actuellement sur le march pour une utilisation clinique

(Dsvaux C., 2002).

Pour notre part, notre objectif tait de dvelopper un implant biodgradable base de

gentamicine et de monoline, qui pourrait tre utilis dans le traitement des ostomylites

chroniques.

La monoline a t choisie comme vhicule de lantibiotique pour ses proprits

physico-chimiques: elle est un monoglycride biorsorbable pouvant assurer une libration

prolonge de principes actifs (Sallam A et coll., 2002 ; Esposito E et coll., 1996). Elle se

prsente sous forme de gel et pourrait se prendre en masse en prsence deau. Cette proprit

lui permettrait de combler la cavit osseuse laisse par le curetage, empchant du mme coup

la formation dhmatome. Cet hmatome pourrait entretenir linfection locale. Le choix de la

gentamicine comme principe actif sest justifi par le fait que les germes les plus souvent

isols dans les ostomylites chroniques sont sensibles la gentamicine (Traor O et coll.,

1997; Talbert M et coll., 1998 ; Habibou A et coll., 1999).

Introduction gnrale

4

Lobjectif de nos travaux de thse a t de mettre au point des implants biodgradables

destins au traitement des ostomylites chroniques et dtudier leurs proprits physico-

chimiques dans un premier temps, puis dtudier la strilit, lapyrognicit, la toxicit in

vitro et in vivo de limplant ayant prsent les meilleures caractristiques et enfin, dvaluer

cliniquement sa tolrance et son efficacit chez le patient atteint dostomylite chronique.

PREMIERE PARTIE: DONNEES BIBLIOGRAPHIQUES

Donnes bibliographiques

6

LOSTOMYLITE

Lostomylite est une infection du tissu osseux (Fig.1). Elle est caractrise par la

prsence et la multiplication dun ou de plusieurs microorganismes pathognes au niveau de

la mdullaire et/ou de la corticale osseuse. Lagent pathogne atteint la mdullaire et/ou la

corticale de los par voie hmatogne ou par un foyer contigu. Linfection entrane une

destruction de la mdullaire et/ou la corticale et lapposition dos pathologique (Brause BD,

1997; Lew DP et Waldvoimplant FA, 1997; King RW et Johnson D, 2005).

Lostomylite est une infection grave du fait de sa localisation au sein dun tissu

profond, de sa tendance volutive naturelle la chronicit, des difficults de prise en charge

thrapeutique et de la mise en jeu du pronostic fonctionnel. La comprhension de ses

mcanismes physiopathologiques est une aide importante llaboration dune stratgie

thrapeutique reposant le plus souvent sur une troite collaboration mdicochirurgicale (Ader

F et coll., 2004).

Figure 1: Ostomylite chronique du tibia d'un homme g de 50 ans

I.1. Classification des ostomylites

On peut distinguer plusieurs types de classification (Flckiger U et Zimmerli W,

2001):

- Classification physiopathologique: On distingue les ostomylites hmatognes

survenant la suite dune bactrimie ou dune septicmie, des ostomylites secondaires

une infection de contigut.

- Classification en fonction du temps: ostomylite aigu et ostomylite chronique.

Lostomylite aigu dure au plus quatre semaines tandis que dans lostomylite chronique,

on distingue deux tableaux diffrents: (a) une infection symptomatique dune dure de plus de


7

5-7 semaines, dont lvolution ultrieure est occasionnellement marque par des fistules et

des signes inflammatoires locaux pouvant persister durant des annes et (b) lostomylite qui

se manifeste nouveau aprs un long intervalle sans symptme. Un tel intervalle libre de

symptme peut durer des annes, voire des dcennies jusqu la rcidive. Il se forme des

ncroses osseuses (squestres) o des bactries pouvant persister durant des annes. Le

mcanisme en est une pression intra-osseuse leve du fait damas de bactries et de

leucocytes conduisant une ischmie osseuse localise.

- Classification de Cierny-Mader prenant en considration le terrain sous-jacent, le

type datteinte osseuse, les cofacteurs associs (Tableau I).

- Classification en fonction de la prsence de matriel: on distingue les infections

osseuses sur prothse ou non (Ader F et coll., 2004).

Tableau I: Classification des ostomylites selon Cierny-Mader.


8

I.2. Pathogense bactrienne

Les bactries atteignent los soit de manire hmatogne par le courant sanguin, soit

par inoculation directe, par exemple lors dun traumatisme ou dune intervention chirurgicale.

Pour provoquer une infection, les bactries doivent dabord tre capables dadhrer aux

structures osseuses. Dans les 2/3 des cas dostomylite, on isole Staphylococcus aureus.

Ce germe possde plusieurs adhsines qui permettent ladhsion los et par consquent sa

colonisation et infection. Aprs Staphylococcus aureus, les principaux germes responsables

de lostomylite sont les entrobactries, Pseudomonas spp, des streptocoques et des

anarobies (Flckiger U et Zimmerli W, 2001).

Le concept classique de la physiopathologie de lostomylite est que los infect nest

plus vascularis, se ncrose et forme ainsi un squestre. Ce squestre, non vascularis

entretien linfection du fait de limpossibilit dy faire parvenir des antibiotiques par voie

gnrale (Nelson CL et coll., 1997).

I.3. Le terrain

Les spcificits de lhte jouent un rle dans le dveloppement dune infection

osseuse. cet gard, une attention particulire doit tre accorde certaines situations.

I.3.1. Infection osseuse et diabte

Le pied diabtique est une des plus frquentes et des plus svres complications du

diabte. Il sagit au dbut dune ostite puisquelle affecte la corticale osseuse. Lostomylite

nest effective quavec latteinte de la mdullaire. Outre laltration de la microcirculation,

aboutissant une baisse de loxygnation tissulaire priphrique, la neuropathie diabtique

joue aussi un rle prpondrant. La neuropathie sensitive dabord, dont la consquence est

une hypoesthsie du pied, facilite les blessures ou traumatismes locaux (agression thermique,

coupures, ulcrations). Deuximement, la neuropathie motrice modifie les rpartitions

musculaires du pied avec des dformations anatomiques et des zones de portance htrognes.

Les zones dappui soumises des pressions excessives vont sulcrer. Enfin, lhypersudation

de la neuropathie sera source de macration et une cause supplmentaire dulcrations et de

colonisation fongique cutane (Ader F et coll., 2004).

En plus du diabte, toute autre pathologie entranant une perturbation de la

microcirculation sanguine est un facteur favorisant la survenue dostomylite chronique. En

effet la diminution du flux sanguin favorise la fixation et le dveloppement des germes. Le

cas le plus vocateur est la drpanocytose (Mader JT et coll., 2001).


9

I.3.2. Ostomylite et polyarthrite rhumatode

Il est prouv un risque trs lev de dvelopper une infection sur matriel prothtique

ostoarticulaire chez les patients atteints de polyarthrite rhumatode (Ader F et coll., 2004).

I.4. Aspects cliniques

I.4.1. Lostomylite hmatogne

Chez lenfant, lostomylite hmatogne touche surtout la mtaphyse des os longs.

En effet, chez les enfants, le flux sanguin se ralentit au niveau de la mtaphyse, ce qui

favorise la fixation et le dveloppement des germes. Etant donn quavant lge de un an

lpiphyse est aussi irrigue, linfection peut travers elle gagner larticulation adjacente et

entraner ainsi une arthrite septique daccompagnement. Les signes cliniques sont trs

dpendants de lge. Lostomylite no-natale est typiquement pauci-symptomatique.

Frquemment, les seuls signes en sont une tumfaction locale, une mise au repos spontane

du membre concern et un panchement inflammatoire de larticulation adjacente. Chez

lenfant de plus de un an, les principaux symptmes sont la douleur, une mobilit entrave du

membre concern et la fivre.

A lge adulte, lostomylite hmatogne se manifeste principalement par une

spondylodiscite. A loccasion dune bactrimie, les bactries se fixent au niveau du plateau

suprieur ou infrieur dune vertbre en suivant la distribution de la circulation artrielle. Il

sen suit un nouveau foyer infectieux qui stend travers le disque non vascularis jusquau

corps vertbral adjacent. La plupart des patients se plaignent de douleurs vertbrales

localises (Lew DPet coll., 1997).

I.4.2. Les ostomylites par inoculation directe ou par contigut

Linfection directe des os est gnralement conscutive une facture ouverte. Elle

peut survenir au cours dune intervention chirurgicale touchant les os, aprs implantation

dune prothse, ou aprs infection de tissus voisins. Les principaux signes cliniques sont la

fivre et les douleurs localises saccompagnant souvent dune fistulisation (Lew DP et coll.,

1997).

Mal traites, les ostomylites hmatognes et celles par inoculation directe ou par

contigut voluent vers la chronicit.


10

I.4.3. Lostomylite chronique

Les principaux signes sont gnralement des douleurs chroniques localises au niveau

du foyer infectieux, une ncrose osseuse, une fistulisation, et parfois une formation de

squestre osseux (Fig. 1). La vitesse de sdimentation est acclre, refltant ainsi

linflammation chronique. Sil existe une fivre, elle est peu leve (Brause BD, 1997; Lew

DP et Waldvoimplant FA, 1997; King RW et Johnson D, 2005).

I.5. Traitement

Le traitement de lostomylite est mdical et chirurgical.

I.5.1. Traitement mdical

Une antibiothrapie prcoce, avant extension de la ncrose et de la destruction de los

produit de bons rsultats. Cette antibiothrapie par voie parentrale dure pendant quatre six

mois. Elle est relaye par une administration dantibiotiques par voie orale. Une

administration locale dantibiotiques par instillation ou par lutilisation de matriau (implant)

imprgn dantibiotiques est aussi prconise (Lew DP et coll., 1997).

I.5.2. Traitement chirurgical

Il comprend le curetage de la fistule, une excision du squestre et des tissus ncross,

et un lavage/drainage. Lespace laiss par ce dbridement est gnralement combl par greffe

osseuse suivie dune greffe cutane.

En dpit de lassociation des traitements mdical et chirurgical, le taux de rcidive de

lostomylite long terme varie de 20 30% (Wirganowicz PZ, 1999).

Linnovation dans la prise en charge des ostomylites est lutilisation dimplants

imprgns dantibiotiques au niveau du foyer infectieux.

LES IMPLANTS

Les implants sont des prparations pharmaceutiques solides, striles, de taille et de

forme adaptes une implantation. Ils assurent la libration des substances actives sur une

priode tendue. On les distingue en non biodgradables et en biodgradables (Aiache JM et

coll., 1995). Le terme biodgradable ou biorsorbable dsigne la capacit dune matire se


11

scinder en segments rsorbables et liminables; cette scission se fait par raction chimique ou

enzymatique.

I.6. Les implants non biodgradables

Le polymethylmethacrylate (PMMA) est le polymre non biodgradable de rfrence

utilis pour assurer une libration contrle. A partir du PMMA, un produit a t

commercialis en Europe par la compagnie pharmaceutique allemande E Merck KGaA sous

le nom de Septopal en 1977. Depuis, ce produit a t utilis dans le traitement des plaies

contamines, des fractures ouvertes, des ostomylites chroniques, des arthroplasties totales

infectes et des infections des tissus mous de labdomen, du rectum et du cou. Prsent sous

forme de chapelet de billes, le Septopal contient du sulfate de gentamicine

(Kanellakopoulou K et Giamarellos-Bourboulis EJ, 2000).

Le PMMA prsente linconvnient majeur de ntre pas biodgradable; une seconde

intervention est requise pour le retirer de lorganisme deux quatre semaines aprs

limplantation (Kanellakopoulou K et Giamarellos-Bourboulis EJ, 2000). Lutilisation des

implants biodgradables permet dviter linconfort et les risques lis ce retrait.

I.7. Les implants biodgradables

Le poly(acide lactique-co-acide glycolique) ou PLGA est un excellent candidat pour

remplacer le PMMA parce quil est capable de librer le principe actif au cours de sa

dgradation. En effet, ce polymre a montr une efficacit dans le traitement local de

lostomylite exprimentale chez lanimal, lorsquil contient de la gentamicine (Garvin KL

et coll. 1994), de lampicilline (Jacob E et coll., 1991), de la vancomycine (Calhoun J et

Mader JT, 1997), de la cfazoline (Jacob E et coll., 1997), de lofloxacine (Nie L et coll.,

1998) ou de la pefloxacine (Kanellakopoulou K et coll., 2000). Par contre, la biodgradation

de ce matriau est rapide, ce qui le limite une utilisation temporaire notamment quand une

fonction de support est recherche dans une rduction de fracture (Jain AK et Panchagnula R,

2000 ; Streppa et coll., 2001).

Des ponges en collagne imprgnes de gentamicine sont commercialises. La dure

defficacit de ce type dimplant est limite du fait de la libration trop rapide de

lantibiotique. En plus, il existe toujours un risque de raction immunitaire puisque le

collagne est dorigine animale (Kanellakopoulou et Giamarellos-Bourboulis, 2000; Sterppa

HK et coll., 2001).


12

Des implants en cramique (matriaux minraux) ont t dvelopps pour pouvoir

assurer un rle simultan de support dans la reconstruction osseuse. Les ciments

dhydroxyapatite et de phosphate tricalcique ont permis des librations constantes

dantibiotiques tout en acclrant la rgnration osseuse (Dash AK et Cudworth II GC, 1998;

Sterppa HK et coll., 2001). Cependant, la fragilit de cette cramique limite son utilisation

comme implant orthopdique dans les situations de compression mcanique leve (Jain AK

et Panchagnula R, 2000).

Le pltre de Paris (gypse) est un sulfate de calcium hydrat qui a t utilis en tant que

systme libration contrle dun antibiotique en chirurgie orthopdique parce quil peut

jouer un rle de support mcanique et ninhibe pas la croissance osseuse. Malheureusement,

la biodgradation du pltre de Paris est lente (plusieurs mois) et peut altrer la rparation

osseuse (Sterppa HK et coll., 2001).

Les recherches en matire de libration contrle dantibiotiques au niveau osseux se

poursuivent. Pour notre part, nous avons utilis la monoline comme matrice pour assurer une

libration prolonge de la gentamicine au niveau du foyer infectieux tout en comblant les

cavits osseuses laisses par le curetage chirurgical.

RPONSE DE LHTE A UN IMPLANT

Une rponse inflammatoire aigu de quelques jours est observe avec nimporte quel

type dimplant. Tout implant non dgradable va induire chez lhte un passage

linflammation chronique et mme une rponse un corps tranger long terme. Dans le

contexte de limplantation, ces rponses doivent tre perues comme tant des rponses

locales invitables. Cest ltendue et la dure de la raction inflammatoire qui vont

caractriser la biocompatibilit de limplant (Woodward SC, 1999).

I.8. Raction inflammatoire aigu

Cette inflammation est due la contribution de limplant et/ou de lacte chirurgical

quest limplantation. Quatre signes cardinaux de linflammation aigu peuvent tre observs

divers degrs au niveau du site dimplantation: rougeur (vasodilatation locale), chaleur

(augmentation du flux sanguin local), dme (augmentation de la permabilit vasculaire) et

douleur (libration et accumulation des mdiateurs chimiques de linflammation) (Tizard IR,

1996).


13

I.9. Raction inflammatoire chronique

Elle apparat en cas de persistance du stimulus inflammatoire, comme par exemple un

implant non dgradable ou lentement dgradable. La raction inflammatoire chronique est

caractrise par une infiltration de cellules mononuclaires (macrophages, lymphocytes et

plasmocytes) avec prolifration de vaisseaux sanguins et de tissu conjonctif (Cotran RS et

coll., 1994).

Le macrophage est certainement la cellule la plus reprsentative de linflammation

chronique cause par un implant (Anderson JM et Miller KM, 1984 ; Anderson JM, 1994a).

Les macrophages activs, en prparation ou en cours de phagocytose, sont systmatiquement

observs la surface dun biomatriau implant (Woodward SC, 1999). Cette cellule est

capable de produire et de scrter une grande varit de substances actives incluant des

enzymes, des protines plasmatiques, des mtabolites de lacide arachidonique

(prostaglandines et leucotrines), des cytokines (IL-1, TNF-, IL-8), des facteurs de

croissance (PDGF, EGF, FGF, TGF-), de loxyde nitrique et des mtabolites ractifs de

loxygne. Sur le site dimplantation, les macrophages activs dtruisent et liminent les

cellules ncrotiques (neutrophiles) et les tissus endommags par phagocytose. Aussi, Ils

attirent et activent les fibroblastes pour aider la rparation tissulaire au site dimplantation

(Cotran RS et coll., 1994).

I.10. Rparation tissulaire

La rparation tissulaire par du tissu conjonctif seffectue en quatre tapes (Cotran RS

et coll., 1994) :

- formation de nouveaux vaisseaux sanguins (angiogense) ;

- migration et prolifration des fibroblastes ;

- production de la matrice extracellulaire ;

- maturation et organisation du tissu fibreux.

La prolifration des fibroblastes et des cellules endothliales vasculaires peut dbuter

ds le premier jour qui suit limplantation (Anderson JM, 1994a).

Avec un systme libration contrle de mdicaments, on cherche obtenir une

fibrose minimale voire mme inexistante pour permettre la diffusion dune molcule de

limplant, dautant plus que la capsule nest pas vascularise.


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I.11. Raction granulomateuse

Tous les implants persistants du fait quils soient inertes, trs faiblement ou trs

lentement dgrads, finissent par induire une raction inflammatoire de type granulomateux

(Cotran RS et coll., 1994). Ce type de raction est aussi appel granulome corps tranger, ou

encore tout simplement raction corps tranger. La raction granulomateuse est caractrise

par la formation de cellules gantes multinucles, ou cellules gantes corps tranger.

Quand une raction corps tranger se dveloppe, elle persiste toute la dure de vie de

limplant chez lhte. A long terme, une fibrose, voire une encapsulation, se dveloppe autour

de limplant. Ce genre dinflammation cesse et se cicatrise par du tissu fibreux aussitt que

lirritant responsable est limin (Woodward SC, 1999).

LE SULFATE DE GENTAMICINE

Le sulfate de gentamicine est un antibiotique constitu par un mlange de sulfates de

substances antimicrobiennes produites par Micromonospora purpurea ou par

Micromonospora echinospora ou une de ses variantes.

La gentamicine comprend trois composs apparents (gentamicines C1, C2, C1a) mais

aussi de la gentamicine A qui, elle, est similaire la kanamycine C.

La gentamicine appartient la famille des aminosides, encore appels

aminoglycosides, oligosaccharides ou amino-cyclidols. Ils sont constitus de sucres amins

drivs du noyau 2 doxystreptamine (Fig. 2) (Bergeron MG, 1992; Budavari S et coll., 1996).

Elle est commercialise sous forme dampoules injectables (intraveineuse, ou

intramusculaire), sous forme de collyres ou dimplants: Duracoll (gentamicine sur collagne

bovin), Septopal (gentamicine sulfate + zirconium). La gentamicine est indique dans le

traitement des infections bactriennes causes par des bacilles Gram ngatif ou par des cocci

(particulirement les staphylocoques). Elle peut tre applique localement pour traiter

certaines infections bactriennes localises (Medicines Complete Browser, 2004) comme les

ostomylites chroniques.


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Figure 2: Formules chimiques de la gentamicine

Gentamicine C1 R1 = R2 = CH3

Gentamicine C2 R1 = CH3, R2 = H

Gentamicine C1a R1 = R2 = H

I.12. Proprits pharmacocintiques

Par voie orale, les aminosides ne sont pas absorbs, mais ils conservent leur activit

locale. Par voie intramusculaire, les aminosides sont bien tolrs et rapidement absorbs. Les

constantes de distribution et dlimination sont analogues pour ces deux voies. Par voie sous

cutane, la rabsorption des aminosides est bonne avec une variation intra et interindividuelle.

Dans le plasma, les aminosides sont sous forme libre. Cette proprit explique en

partie leur rapidit daction et la corrlation entre leffet antibactrien et la concentration

minimale inhibitrice (CMI).

Ils se rpartissent dans 3 compartiments : central essentiellement vasculaire, tissulaire

extracellulaire et profond reprsent par le parenchyme rnal. Leur limination totale partir

des 3 compartiments est lente (value entre 50 et 200 heures). La variabilit interindividuelle

de la pharmacocintique est trs importante. Ainsi, llimination des aminosides partir du

compartiment extracellulaire est allonge chez le sujet g, en cas de dshydratation et en cas

daltration de la fonction rnale. Par contre, lhyperdynamisme cardiaque et les tats

septiques ont des effets inverses. Compte tenu de ces multiples variations, il est indispensable

de contrler rgulirement les taux sriques pour adapter la posologie.

O

HN

R 1

R 2

NH 2 O

HO

H 2N

O

O

HO CH 3

OHNH

H 3C

NH 2


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Les aminosides sont limins sous forme active essentiellement par voie rnale et

faiblement par voie biliaire. Llimination urinaire reprsente 80 90% de llimination sur

24 h. Elle dpend de la vitesse de filtration glomrulaire. Ils subissent ensuite une

rabsorption tubulaire modre, saturable, suivie dune excrtion secondaire de faible

intensit (Ezaitoun

developpement d’un implant biodegradable a · pathologiques du chu-yo pour leur participation à...

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