Details

Développement d’un implant biodégradable à base de gentamicine et de monoléine destiné au traitement des ostéomyélites chroniques

by Ouédraogo, Moustapha

Abstract (Summary)
L’ostéomyélite chronique est une infection chronique du tissu osseux et de la moelle. C’est une infection grave du fait de sa localisation au sein d’un tissu profond, de la complexité de sa prise en charge thérapeutique et de la mise en jeu du pronostic fonctionnel. L’incidence de l’ostéomyélite chronique est accrue sur certains terrains (drépanocytose, diabète, et polyarthrite rhumatoïde entre autres). Son traitement classique repose sur un curettage chirurgical associé à une antibiothérapie par voie générale durant au moins 6 semaines. Ce traitement est marqué le plus souvent par des échecs du fait de la difficulté de faire parvenir des antibiotiques à doses efficaces et de manière prolongée ou continue au niveau de l'os infecté. Le but de notre travail était de développer une formulation pharmaceutique biodégradable susceptible de libérer de manière prolongée et in situ au niveau du foyer infectieux l'antibiotique qu’est le sulfate de gentamicine. Cette formulation devait être efficace pour le traitement des ostéomyélites chroniques et présenter une grande innocuité pour le patient. Quatre formulations d’implants à base de sulfate de gentamicine et de monoléine ont été préparées en Salle blanche dont le niveau de contamination particulaire et microbiologique a été conforme aux normes européennes. Ces implants se présentaient sous forme de gels bioadhésifs, d’apparence homogène. Ils se prenaient en masse au contact de l’eau. Des observations au microscope optique, des études de Calorimétrie différentielle à balayage (DSC), de Diffraction des rayons X, de thermogravimétrie, de dosage d’eau (méthode Karl Fischer) des gels ont montré que deux formes de monoléine co-existent dans les gels : monoléine liée à l’eau et monoléine libre; aussi, les gels se présentent sous forme de cristaux liquides. Les tests de dissolution ont montré que seul l’implant renfermant 5% de gentamicine, 80% de monoléine et 15% d’eau a libéré la presque totalité de la gentamicine en continu sur 20 jours. Celui-ci a été sélectionné pour la suite des travaux. Le mécanisme de la libération de l’antibiotique a été celui d’une diffusion contrôlée. Ces implants ont été physiquement instables à 30 °C mais stables lorsqu’ils sont conservés au réfrigérateur (2-6 °C) pendant au moins 10 mois. La cinétique de libération des implants reste inchangée dans les mêmes conditions de conservation (2-6 °C pendant 10 mois). Les essais de stérilité réalisés sur membrane filtrante ont montré que les implants fabriqués étaient stériles. En outre, ils se sont révélés apyrogènes à travers le test LAL (Lysat d’amoebocyte de Limule). Le test de cytotoxicité in vitro (test MTT) des implants a été réalisé en utilisant la méthode de contact direct. Ils n’ont présenté aucune toxicité vis-à-vis des fibroblastes et des macrophages qui ont été utilisées comme cellules tests. Par ailleurs, ils ont été compatibles avec les érythrocytes d’hémoglobine AA ou SS. L’évaluation in vitro de la génotoxicité des implants a été réalisée en utilisant la technique des essais comètes. Ils n’ont présenté aucun potentiel génotoxique. L’infiltration de l’implant (renfermant 5% de gentamicine, 80% de monoléine et 15% d’eau) sous l’aponévrose plantaire des souris n’a pas perturbé les paramètres biologiques du foie et des reins (bilirubinémie libre, bilirubinémie totale, créatininémie) au bout de 52 jours de test. Le métabolisme des triglycérides n’a pas été affecté. Les études histologiques n’ont révélé ni de signes d’inflammation chronique de l’aponévrose, ni de lésions rénales ou hépatiques. Pour l’étude de la tolérance et de l’efficacité de l’implant dans le traitement des ostéomyélites chroniques, une autorisation préalable du Comité d’Ethique pour la Recherche en Santé (CERS) du Burkina Faso a été obtenue. Une cohorte de 19 patients souffrant d’ostéomyélites chroniques et ayant donné son consentement a été incluse dans l’étude. Tous les patients ont bénéficié d’une séquestrectomie accompagnée d’un curetage et d’un comblement de la cavité osseuse avec l’implant. Les signes cliniques, radiologiques et biologiques obtenus après le traitement ont été en faveur d’une guérison des patients traités dans un délai de 30 à 70 jours. Avec un recul de 2 à 12 mois (une médiane de 10 mois), les suivis cliniques, biologiques et radiologiques ont permis de conclure à l’innocuité de l’implant. Un implant à base de monoléine et de gentamicine ayant montré son efficacité et son innocuité dans le traitement des ostéomyélites chroniques a été ainsi développé. Après la réalisation d’un essai clinique multicentrique randomisé, il fera l’objet d’une demande d’Autorisation de Mise sur le Marché./ 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 d’amoebocyte 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 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.
Bibliographical Information:

Advisor:Dubois Jacques; Guissou Innocent Pierre; Amighi Karim

School:Université libre de Bruxelles

School Location:Belgium

Source Type:Master's Thesis

Keywords:infections osseuses antibiotique libération contrôlée

ISBN:

Date of Publication:02/22/2008

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.