Thérapie photodynamique antimicrobienne - Une nouvelle approche thérapeutique pour les maladies infectieuses

Le contexte de l'émergence de la résistance aux antibiotiques et notre première étude humaine sur des patients atteints de paludisme

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Résumé

À l'heure de l'émergence de la résistance aux antibiotiques, la thérapie photodynamique antimicrobienne pourrait être une alternative thérapeutique prometteuse pour les maladies infectieuses. Je décris ses avantages par rapport aux antibiotiques, la façon dont elle est actuellement utilisée mais aussi limitée, et la façon dont elle pourrait avoir une application plus répandue à l'avenir. Dans ce contexte, je résume notre récente étude dans laquelle le système Endolaser de Weber Medical a été utilisé pour traiter des patients atteints de malaria avec une thérapie photodynamique antimicrobienne, démontrant à la fois la sécurité et l'efficacité de notre protocole.

Thérapie photodynamique antimicrobienne

Dans mon dernier dossier, j'ai souligné la différence entre la thérapie photodynamique et la photobiomodulation "normale", et j'ai expliqué les mécanismes que nous pouvons utiliser pour traiter les infections virales, bactériennes, fongiques et parasitaires.

Replaçons maintenant cette question dans le contexte d'un défi majeur pour la santé publique mondiale : le développement de la résistance aux antibiotiques, c'est-à-dire la capacité des agents pathogènes à se développer malgré l'exposition aux antibiotiques.

Sir Alexander Fleming a découvert le premier antibiotique, la pénicilline, en 1928, mais son utilisation généralisée n'a atteint son apogée qu'au milieu des années 1950. Les antibiotiques ont connu un grand succès pendant de nombreuses décennies, mais les mécanismes naturels de sélection microbienne, combinés à une utilisation inappropriée, conduisent de plus en plus à l'apparition de souches pathogènes multirésistantes. Les échecs thérapeutiques et, par conséquent, les taux plus élevés de morbidité et de mortalité, les hospitalisations plus longues, ainsi que l'augmentation des coûts des soins de santé en sont les conséquences naturelles. Voici une bonne publication pour en savoir plus sur les mécanismes moléculaires de la résistance aux antibiotiques :

Il est urgent de développer des traitements alternatifs aux antibiotiques conventionnels et nous vous proposons d'examiner en détail l'une de ces alternatives : la thérapie photodynamique antimicrobienne (aPDT). Petit rappel : la thérapie photodynamique antimicrobienne repose sur l'utilisation de "photosensibilisateurs" (tels que la riboflavine, comme nous le verrons un peu plus loin) qui se lient à des cibles spécifiques et les "marquent" ainsi. Les photosensibilisateurs sont ensuite activés par la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, en fonction de leurs bandes d'absorption respectives. En présence d'oxygène, les processus photochimiques génèrent des espèces réactives de l'oxygène, ce qui entraîne la mort des micro-organismes par l'oxydation du matériel génétique, ainsi que des membranes cellulaires et d'autres composants cellulaires essentiels. Les tissus environnants ne sont pas endommagés si des photosensibilisateurs présentant une sélectivité appropriée sont utilisés.

Cette méthode présente plusieurs avantages par rapport aux antibiotiques :

- elle fonctionne également sur les pathogènes résistants aux antibiotiques, grâce à son mécanisme d'action multicible.

- elle peut être utilisée pour traiter de nombreux types d'agents pathogènes, notamment les bactéries, les champignons, les virus et les parasites. Une liste a été fournie par Alves et al. dans leur revue.

- ses effets se déploient en quelques secondes, alors que les antibiotiques mettent des heures, voire des jours, à agir.

- parce que les effets se déploient de différentes manières et si rapidement, les agents pathogènes semblent incapables de développer des résistances contre les aPDT, du moins dans l'état actuel de nos connaissances.

Cela semble plutôt bien, n'est-ce pas ? Alors pourquoi l'aPDT est-elle encore relativement peu connue et peu utilisée ?

Eh bien, c'est principalement parce que les photosensibilisateurs aPDT ont besoin d'un site spécifique auquel ils peuvent se lier et auquel la lumière peut être délivrée avec la longueur d'onde et le dosage appropriés. Naturellement, cela est beaucoup plus facile pour les infections superficielles et localisées, telles que les plaies chroniques, la sinusite chronique et les infections de la peau et de la cavité buccale. Ces applications de l'aPDT sont assez bien connues. Cependant, elle est parfois décrite comme inapplicable contre les infections systémiques, principalement pour deux raisons :

- il est beaucoup plus compliqué d'identifier le bon endroit où la thérapie doit être ciblée.

- une technologie sophistiquée est nécessaire pour délivrer la lumière à ces endroits (qui peuvent être multiples dans le corps) ou de manière systémique. Il faut garder à l'esprit que la grande majorité des dispositifs de PBM facilitent l'application externe, mais non invasive, de la lumière.

En d'autres termes, si le principe de l'aPDT est largement reconnu et accepté, son application pratique in vivo s'est jusqu'à présent limitée aux infections superficielles et localisées.

Notre étude sur les patients atteints de paludisme : La thérapie photodynamique antimicrobienne pour le paludisme est sûre et induit une réduction significative du nombre de parasites

Tel est le contexte de l'étude que j'ai récemment co-publiée avec les docteurs Michael Weber, Robert Weber, Habeeb Ali et Matthias Wojcik. Nous avons utilisé un protocole aPDT avec de la riboflavine (Vit B2) comme photosensibilisateur pour traiter la forme la plus grave de la malaria - une infection systémique causée par le plasmodium falciparum, un parasite protozoaire unicellulaire. L'étude a été conçue comme une étude de sécurité et de preuve de concept. La riboflavine est gratuite ("généralement reconnue comme sûre" par la FDA américaine), peu coûteuse et en même temps un photosensibilisateur très puissant. En anticipant les résultats, nous avons été très heureux de constater que le protocole était efficace et totalement sûr.

Mais avant d'entrer dans les détails, réfléchissons aux raisons pour lesquelles le paludisme causé par Plasmodium falciparum est une cible appropriée pour le protocole aPDT. D'une part, il existe des données de laboratoire solides qui montrent que le principe de l'aPDT fonctionne bien sur ce type particulier d'agent pathogène. Le système MIRASOL que j'ai déjà mentionné dans mon dernier article pourrait, par exemple, être utilisé pour réduire le pourcentage de parasitémie de 0,97 avant le traitement à <0,0005% après le traitement. Vous trouverez des liens vers d'autres études ayant conclu à des résultats similaires sur la purification d'échantillons sanguins de Plasmodium falciparum dans la section littérature ci-dessous.

La deuxième raison pour laquelle le paludisme est une cible appropriée pour le protocole aPDT, bien qu'il s'agisse d'une infection systémique interne, est que Plasmodium falciparum a un stade de développement à l'intérieur des globules rouges matures. Notre logique consistait donc à traiter la maladie au cours de cette phase, la riboflavine (notre photosensibilisateur) se liant aux parasites alors qu'ils se trouvent principalement dans les globules rouges. La photoactivation peut alors être obtenue par l'application intraveineuse de lumière ultraviolette et bleue (facilitée par le système Weberneedle Endolaser), car ce sont les longueurs d'onde nécessaires à l'activation photodynamique de la riboflavine. La technologie d'application sophistiquée est cruciale à ce stade.

Je ne vais pas m'étendre sur les détails de notre étude - vous pouvez les trouver ici :

https://www.jclinmedcasereports.com/articles/OJCMCR-2111.pdf

En résumé, nous avons utilisé la numération des globules blancs et le test du volume cellulaire (un examen sanguin général effectué pour diagnostiquer la déshydratation ou des niveaux anormalement bas ou élevés de globules rouges) pour tester l'innocuité du protocole. Pour évaluer l'efficacité du protocole, nous avons effectué des comptages de parasites et laissé les patients rendre compte de l'évolution de leurs symptômes de manière quantitative. Les résultats de notre groupe d'étude ont été comparés à ceux d'un groupe témoin ayant reçu des thérapies combinées à base d'artémisinine (ACT).

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des valeurs de comptage des parasites dans les deux groupes. Il est important de souligner que les thérapies combinées à base d'artémisinine donnent de bons résultats dans la plupart des cas. Le fait que notre protocole aPDT ait permis une élimination encore plus rapide des parasites était très encourageant pour nous. De même, les symptômes se sont améliorés en moyenne un peu plus rapidement dans le groupe aPDT que dans le groupe de contrôle. Il n'y a pas eu de changements significatifs détectables dans le volume cellulaire et la numération des globules blancs. Un résultat très attendu, nous pouvons le dire.

Peut-on utiliser ce protocole pour traiter toutes sortes d'infections ?

Il est certainement trop tôt pour faire une telle déclaration, mais ce que nous comprenons jusqu'à présent suggère que le protocole peut être utilisé efficacement contre une variété d'agents pathogènes. Cependant, nous comprenons également certains aspects qui influencent la réponse des patients au protocole. Comme nous l'avons déjà mentionné, l'évolution de la maladie doit d'une manière ou d'une autre offrir un traitement spatial approprié, ce qui n'est pas toujours le cas pour les maladies systémiques. En outre, les barrières microbiennes, c'est-à-dire les parois cellulaires microbiennes et les biofilms, jouent un rôle crucial. En général, les bactéries à Gram positif sont plus sensibles aux aPDT que les bactéries à Gram négatif et les champignons. À l'instar des antibiotiques, les photosensibilisateurs ne peuvent pas pénétrer efficacement les biofilms, ce qui rend les "communautés pathogènes protégées par des biofilms" moins sensibles à l'aPDT. Toutefois, les photosensibilisateurs emballés dans des nanomatériaux (et bien sûr d'autres "solutions d'administration") peuvent être utilisés pour résoudre ces problèmes d'administration. Comme d'habitude, je vous propose une bonne lecture pour approfondir ce sujet.

Je pense que la TPD antimicrobienne peut jouer un rôle important dans la manière dont nous traiterons les maladies infectieuses à l'avenir. Les résultats de notre étude sont très encourageants, mais il faut sans aucun doute poursuivre les recherches.

Par Martin Junggebauer

https://www.linkedin.com/in/martin-junggebauer-3892b566/