Modèle porcin d’infection par biofilm et de plaies invisibles
16 juin 2023
Les plaies chroniques résistantes aux antibiotiques constituent une menace majeure pour le système de santé. Les infections par biofilm sont tenaces et hostiles et peuvent entraîner une fermeture fonctionnelle déficiente de la plaie. Nous rapportons un modèle porcin cliniquement pertinent de plaies chroniques de pleine épaisseur infectées par un biofilm. Ce modèle est puissant pour les études mécanistiques ainsi que pour tester des interventions.
L’infection par biofilm contribue de manière significative à la chronicité de la plaie. Ce modèle préclinique infecte des plaies porcines de pleine épaisseur avec des agents pathogènes cliniquement isolés afin d’étudier la formation du biofilm de la plaie et les changements dépendants du biofilm dans l’issue de la plaie. En incluant à la fois des facteurs microbiens et des facteurs de l’hôte, nous visons à étudier les interactions complexes entre les microbes de l’hôte et les microbes sous-jacents aux biofilms pathogènes dans les plaies chroniques.
Bien que la littérature actuelle ne fasse pas de distinction entre les deux, les agrégats de biofilm de la plaie diffèrent significativement des agrégats de biofilm trouvés par les interactions microbiennes en l’absence de défenses humaines de l’hôte. Par exemple, le biofilm cultivé sur une surface plastique ou sur une peau morte, par exemple. L’interaction itérative entre les processus microbiens et les systèmes de défense immunitaire de l’hôte conduit à la formation d’agrégats de biofilm sur les plaies.
Étant donné que ce processus prend plusieurs jours, il est crucial de disposer d’un modèle à plus long terme de l’infection de la plaie. Les systèmes in vitro et ex vivo n’ont pas la réponse immunitaire de l’hôte nécessaire à l’étude du biofilm de la plaie. Alors que les études in vivo à court terme donnent une réponse aiguë et ne permettent pas la maturation du biofilm, notre système expérimental préclinique standardisé avec des résultats cliniquement pertinents rapporte comble ces lacunes.
Bien que les plaies infectées par un biofilm puissent se refermer structurellement, elles peuvent ne pas atteindre une fermeture fonctionnelle de la plaie, car le tartre réparé n’a souvent pas réussi à rétablir la fonction barrière. La peau affectée percée dont la fonction barrière est compromise constitue une plaie ouverte et invisible qui est structurellement recouverte, mais fonctionnellement ouverte. Notre étude souligne l’importance de mesurer la fonction de barrière cutanée sur le site de réparation de la plaie afin de déterminer la fermeture fonctionnelle de la plaie.
La fonction barrière est mesurée par une mesure cliniquement validée de la perte d’eau transépidermique au point d’intervention.
Aperçu
Cette étude présente un modèle porcin cliniquement pertinent pour l'investigation des plaies chroniques infectées par des biofilms. Ce modèle permet d'examiner les interactions hôte-microbe et d'évaluer des interventions visant la cicatrisation des plaies.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie
- Maladies infectieuses
Contexte
- Les plaies chroniques résistantes aux antibiotiques posent des défis importants pour les soins de santé.
- Les infections à biofilm entravent une fermeture efficace des plaies.
- Les modèles actuels manquent de réponse immunitaire hôte nécessaire à l'étude de la maturation du biofilm.
- Comprendre la dynamique des biofilms est essentiel pour améliorer les résultats de cicatrisation des plaies.
Objectif de l'étude
- Développer un modèle porcin qui imite les conditions humaines de plaies chroniques.
- Étudier les interactions entre les biofilms microbiens et les réponses immunitaires de l'hôte.
- Évaluer la fermeture fonctionnelle de la plaie et la restauration de la barrière cutanée.
Méthodes utilisées
- Création de plaies brûlées de plein épaisseur sur des porcs.
- Inoculation des plaies avec des pathogènes isolés en clinique.
- Mesure des pertes cutanées en eau pour évaluer la fonction barrière de la peau.
- Utilisation de techniques d'imagerie pour évaluer la cicatrisation des plaies et la formation de biofilms.
Résultats principaux
- La formation de biofilm a été confirmée sept jours après l'inoculation.
- La zone de la plaie présentait une cicatrisation incomplète, indiquant une chronicité.
- Une perte importante d'eau transepidermique a été observée, reflétant une fonction barrière altérée.
- L'analyse histologique a révélé une distorsion et une nécrose des couches cutanées.
Conclusions
- Le modèle porcin simule efficacement les conditions de plaies chroniques à des fins de recherche.
- La compréhension de la dynamique des biofilms est essentielle pour élaborer des stratégies de traitement.
- La mesure de la fonction barrière de la peau est cruciale pour évaluer la cicatrisation des plaies.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle dans l'industrie
L'infection chronique par biofilm dans les plaies reste un défi translationnel majeur, la fermeture fonctionnelle de la plaie et le rétablissement de la barrière cutanée étant des critères d'évaluation essentiels pour le développement thérapeutique. Le modèle porcin à long terme permet une évaluation prédictive des interactions hôte-pathogène et de l'efficacité des interventions dans un système immunocompétent pertinent sur le plan clinique. Ce modèle soutient la progression ajustée au risque des candidats favorisant la cicatrisation des plaies en fournissant des mesures quantitatives ancrées sur des mécanismes, utilisées pour le tri des projets.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet d'explorer les dynamiques hôte-microbe à la base de la pathogenèse des plaies chroniques.
- Contribue à la détection biologique des risques en modélisant in vivo la réponse immunitaire et la maturation du biofilm.
- Offre une compréhension mécanistique de la fermeture fonctionnelle par rapport à la fermeture structurelle de la plaie.
- Facilite la prédiction fiable du choix des cibles pour les interventions anti-biofilm.
Développement de criblages et de tests
- Offre une plateforme in vivo validée et reproductible pour l'évaluation de candidats.
- Standardise l'évaluation quantitative de la cicatrisation des plaies à l'aide de la perte insensible d'eau (TEWL), de l'imagerie par laser (LSI) et de la sonométrie cutanée ultrasonore (HUSD).
- Permet le criblage d'interventions en fonction de leur impact sur la charge en biofilm et sur la fonction barrière.
- Prend en charge l'extensibilité et la réutilisation de la plateforme pour divers agents anti-infectieux et favorisant la cicatrisation des plaies.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur les critères d'évaluation cliniques en mesurant la fermeture fonctionnelle de la plaie et la restauration de la barrière cutanée.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique dans un système pertinent pour la maladie.
- Permet de prendre des décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des biomarqueurs translationnels.
- Prend en charge la détection mécanistique des risques pour la sélection de candidats en stade avancé.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce modèle porcin fait le lien entre la découverte précoce, l'identification de composés candidats et la validation préclinique de thérapeutiques ciblant les infections par biofilm et la réparation de la barrière cutanée.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses sur l'interaction hôte-pathogène et la chronicité induite par les biofilms.
- Écrantage : Fournit des résultats reproductibles et quantitatifs pour la priorisation des candidats.
- Analytique : Intègre la perte insensible d'eau (TEWL), l'imagerie de diffusion laser (LSI) et l'ultrasonographie en mode B (HUSD) pour une évaluation pluridimensionnelle des plaies.
- Recherche translationnelle : Corréle les résultats précliniques avec les mesures cliniques de fermeture fonctionnelle.
- Réutilisation en milieu professionnel : Met en place une plateforme in vivo standardisée et réutilisable pour les études sur les infections des plaies.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la recherche sur les plaies chroniques.
- Valeur opérationnelle : Permet des protocoles in vivo standardisés, reproductibles et évolutifs.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'aller/arrêt et l'efficacité du capital en s'appuyant sur des critères fonctionnels.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation et l'avancement ajustés au risque des actifs en matière de cicatrisation des plaies.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie sur grands animaux et en modélisation de plaies.
- Exige un accès à des équipements d'imagerie (LSI, HUSD) et à un instrument de mesure de la perte insensible d'eau (TEWL).
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de création de plaies, d'inoculation et d'évaluation.
- L'adaptation à d'autres agents pathogènes ou types de plaies peut nécessiter une optimisation du protocole.
- Les études animales à long terme impliquent des considérations logistiques et éthiques.
