Biofilms bactériens pathogènes et traitements endodontiques

Endo Tribune Édition Française | Février 2014
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Les biofilms bactériens pathogènes repré-
sentent une grave menace pour l’homme et
il est temps de prendre très au sérieux ce pro-
blème ceci d’autant plus que l’efficacité des
antibiotiques s’essouffle, que les biofilms
bactériens acquièrent des propriétés défen-
sives impressionnantes résistant à tous les
antiseptiques connus et même aux défenses
immunitaires et à leurs anticorps. La recher-
che a ultimement ouvert la voie des ions qui
se révèlent particulièrement toxiques pour
ces biofilms. Malheureusement la majorité
des ions sont toxiques pour l’organisme de
l’homme. Un ion, l’ion OH-, est atoxique .
Son utilisation, en particulier en endodontie
(qui représente l’un des réservoir les plus
dangereux du point de vue bactériologique)
ouvre de nouveaux horizons dans le traite-
ment des infections aigues ou chroniques de
la cavité buccale.
Un biofilmest une communauté multicel-
lulaire plus ou moins complexe, souvent
symbiotique, de micro-organismes (bacté-
ries, champignons, algues ou protozoaires),
adhérant entre eux et à une surface, et mar-
quée par la sécrétion d’une matrice adhésive
et protectrice. Il se forme généralement dans
l’eau ou en milieu aqueux,
Les biofilms sont, sauf exceptions, obser-
vés dans les milieux aqueux ou exposés à
l’humidité. Ils peuvent se développer sur
n’importe quel type de surface naturelle ou
artificielle, qu’elle soit minérale (roche, inter-
faces air-liquide…) ou organique (peau, cavi-
tés organiques, tube digestif des animaux, ra-
cines et feuilles des plantes), industrielle (ca-
nalisations, coques des navires) ou médicale
(prothèses, cathéters)…Un biofilm peut ad-
hérer partout, même sur des matériaux
« antiadhésifs » comme le polytétrafluoroé-
thylène (ou téflon) ce qui est d’ailleurs la
grande hantise de la chirurgie cardiovascu-
laire.
Un biofilm est une parade aux agressivi-
tés envers les micro-organismes qui l’habi-
tent. Le biofilm croît d’autant plus rapide-
ment que le milieu est riche en nutriments.
Les micro-organismes sont à plus d’un titre
protégés et reliés entre eux par une matrice
que fait le biofilm . Cette protection est aussi
bien passive, métabolique, active que géné-
tique+.
Protection passive
Par sa simple présence cette matrice pro-
tège passivement les cellules dans un rôle de
simple barrière physique contre l’entrée des
agents antimicrobiens, détergents ( hypo-
chlorite de soude en particulier !) et antibio-
tiques et les anticorps même de l’hôte : la ma-
trice extracellulaire dense et la couche ex-
terne de cellules protègent l’intérieur de la
communauté.
Protection métabolique.
Autre facteur de résistance accrue : les bac-
téries entourées de biofilm sont moins acti-
ves métaboliquement, donc moins réceptives
aux agents antimicrobiens et aux disrup-
tions environnementales.
Protection active
La résistance de P. aeruginosa aux antibio-
tiques a également été partiellement attri-
buée à des pompes de flux du biofilm expul-
sant activement les composants antimicro-
biens. Quelques biofilms se sont avérés
contenir des canaux aqueux qui en sus de la
distribution de nutriments permettent celle
de molécules de signalisation, établissant la
communication entre cellules par des si-
gnaux biochimiques donc la fonction des mo-
lécules signalant les échanges de cellule à cel-
lule changent à partir d’une concentration
donnée des bactéries.
Protection génétique
Dans certains cas, la résistance aux antibio-
tiques et biocides peut être exponentielle-
ment multipliée. En effet, lors de leur implan-
tation dans un biofilm l’expression géné-
tique des bactéries est modifiée. Cet environ-
nement d’échanges de matériel génétique
permettant le transfert d’informations est
donc propice à l’acquisition de nouveaux ca-
ractères.
Le biofilm est donc une unité fonctionnelle
de structure multicellulaire organisée dont le
cycle de développement se déroule en cinq
étapes:
1. « La première étape est l’adhésion (réversi-
ble) de micro-organismes mobiles à une
surface, principalement par des liaisons
chimiques non covalentes ou faibles. Ces
liaisons entre la cellule (surtout ses protéi-
nes : les curlis) et la surface d’attachement
sont de type van der Waals, électrostatique,
ou encore acide-base de Lewis.
2. Vient ensuite l’adhésion permanente par
la formation de molécules protéiques ap-
pelées ligands, et de structures telles que les
pili. Ces premiers points fixes augmentent
la capacité d’ancrage d’autres micro-orga-
nismes en accroissant et en variant les sur-
faces d’ancrage. Noter que certaines espè-
ces ne sont pas capables de s’ancrer elles-
mêmes et s’intègrent à d’autres espèces
déjà installées en colonies en s’attachant à
leur biofilm. On a ici les prémices de la
structure du biofilm: sa diversité de natu-
res et de structures laisse envisager une di-
versité de fonctions.
3. Les micro-organismes se divisent, com-
mençant ainsi des microcolonies. À partir
d’une concentration suffisamment dense
d’individus, les microcolonies commen-
cent la sécrétion du biofilm proprement
dit.
4. Le biofilm grandit et mûrit, s’épaississant
jusqu’à devenir macroscopique, voire
géant en conditions optimales.
5. La cinquième étape est la phase de disper-
sion, dite phase planctonique : induits par
le vieillissement du biofilm, certains stress
ou carences, les micro-organismes peuvent
activement se séparer du biofilm, parfois
consommant la matrice qui représente une
source d’énergie. Ces micro-organismes re-
tournent à l’état dit « planctonique » de li-
bre circulation et peuvent aller coloniser de
nouvelles surfaces, complétant ainsi le cy-
cle. Dans le mode de vie du biofilm et selon
ce modèle en cinq étapes, la phase "plancto-
nique" peut alors être vue comme une
phase de dispersion, tout comme le déta-
chement « autogène » de plaques ou mor-
ceaux de biofilms, qui semble fortement
influencé par la température, en eaux dou-
ces tempérées ». ( 1)
Biofilms, où les trouvent-on ?
Sur ou dans les organismes :
• Sur la peau ou à l’intérieur des organismes
vivants les biofilms bactériens ont un rôle la
plupart du temps protecteur (ex : pour la di-
gestion : dans l’intestin, sur la peau : pour sa
protection) et accidentellement destruc-
teurs . Des biofilms pathogènes sont impli-
qués dans une large gamme de maladies in-
fectieuses : 65 % des infections recensées
chez l’homme dans les pays développés
sont causées ou entretenues par des bio-
films, et plus de 80 % des infections bacté-
riennes chroniques le sont. Certaines mal-
adies (ex : mucoviscidose) ou de mauvaises
conditions environnementales favorisent
la formation de biofilms source d’infections
et surinfections.
• Des biofilms peuvent aussi se développer
sur des surfaces « inertes » du corps hu-
mains : les dents où ils forment la plaque
dentaire , les caries, les infections canalai-
res, les infections chroniques des tubules
dentinaires ; mais aussi sur des implants et
prothèses (ce qui justifie les très strictes
conditions des opérations d’implantation
de celles-ci), ou des séquestres osseuses.
Toute bactérie (même considérée comme
n’étant pas pathogène en général) peut y
former un biofilm et causer des fièvres (avec
bactériémie) périodiques lors des phases de
dispersion.
Comme le montre cette reproduction en
3 D d’un cathéter placé dans une veine, les
bactéries s’échappant d’un biofilm en phase
de dispersion se fixent à nouveau sur ce sup-
port et reconstruisent un nouveau biofilm.
Chaque fois qu’il y aura bactériémie, selon la
virulence et la quantité des souches bacté-
riennes, on peut se trouver devant des com-
plications graves allant de la simple fièvre à la
septicémie.
L’activité des antibiotiques de plus en plus
mise en échec (2 , 3, 4,) , les capacités de résistance
et de survie des biofilms bactériens éton-
namment développés, le système immuni-
taire de la population souvent affaibli par la
vie moderne et certains médicaments ( corti-
sone, antibiotiques et antidépresseurs), sont
autant de raisons qui expliquent que nous
sommes actuellement en position dange-
reuse, risquant d’être totalement débordés
par le phénomène.
En premier lieu, l’urgence est de trouver
des solutions pour éradiquer les risques d’in-
fections secondaires en chirurgie orthopé-
dique, cardio-vasculaire, greffes d’organes,
ophtalmo, ORL, brulés, etc…(5,6)
Eliminer tous les foyers infectieux , en parti-
culier chroniques qui se cachent dans notre or-
ganisme est le premier geste à réaliser. Or la
preuve est faite que les foyers les plus précoces,
les plus nombreux, les plus virulents se trou-
vent dans les portes d’entrée de l’organisme, la
cavité bucco-dentaire en premier lieu.(7,8)
La plaque, Les poches pyorrhéiques, les im-
plants, les protheses, l’arbre canalaire, les tu-
bules dentinaires sont des lieux privilégiés
pour accueillir ces biofilms. Toutes les condi-
tions sont remplies : milieu aqueux, nutri-
ments, cavités et canaux, parois ou adhérer,
flore riche et diversifiée de bactéries sapro-
phytes mais aussi pathogènes.(9,10)
CAS CLINIQUE
Biofilms bactériens pathogènes
et traitements endodontiques
Dr. Prof. Philippe Lagarde, C.E.S Stomatologie Université de Paris
Biofilm de Pseudomonas aeruginosa en dévelop-
pement.
Bactériémie e
Circulation
sangine
Canaux secondaires Canalicules dentinaires

Les localisations les plus dangereuses des
biofilms pathogènes sont celles des canaux
secondairesdes organes dentaires et surtout
des canalicules dentinaires.
D’autant plus dangereuses qu’il s’agit d’in-
fections chronique se développant à bas
bruit, sans manifestation clinique ni biolo-
gique. Les travaux internationaux des 5 der-
nières années, en particulier dans le suivi des
opérés cardio-vasculaires, sont clairs sur ce
point : les traitements canalaires reconnus
satisfaisants après vérification clinique et
radiologiques ne sont que des guérisons CLI-
NIQUES. Mais l’on sait maintenant que plus
de 70 % de ces derniers cachent des infections
focales chroniques qui peuvent être extrê-
mement dangereuses pour l’organisme si ce-
lui-ci est placé dans des conditions particuliè-
res (greffes, cathéters, valves et prothèses (
cardiaques, orthopédiques ou oculaires par
exemple).
Tout ceci pour faire comprendre l’impor-
tance d’améliorer le plus possible nos tech-
niques de traitements odontoiatriques et
d’en avertir une partie des professionnels qui
pensent que leur techniques sont suffisantes
et, d’éduquer toujours plus une population
inconsciente du danger.
L’une des voies de recherche prometteuse
pour trouver des solutions est actuellement
celle des Ions (11) :
Actuellement des sociétés allemandes
ont mis au point des alliages qui libèrent a
leur surface des ions métalliques (Cu, Arg,
Co, Zn ) permettant de garder stériles ces sur-
faces et d’interdire ainsi aux biofilms de se
fixer . Les lits hospitaliers, les poignets des
portes, etc. sont ainsi auto stérilisés (12).
Références société allemande
Hélas, si utiliser ces ions métalliques est
possibles tant que l’on ne les introduit pas
dans un organisme, il en va différemment
s’ils entrent en contact avec nos tissus.
En effet, la majorité des ions métalliques
sont toxiques pour le parodonte et pour l’or-
ganisme en général, même à faibles doses.
Un ion métallique fait exception,
l’ion OH.(13)
L’ion OH- ne présente aucune toxicité
pour les tissus de l’organisme même avec
des quantités d’ions extrêmement impor-
tantes et avec une intensité du courant res-
tant au-dessous des 5 milli coulombs, dose
supérieure autorisée par l’obtention du CE
ou des homologations américaines et cana-
diennes. Ceci est aussi extrêmement impor-
tant car la majorité des ions métalliques (Cu,
Ag, Zn, Co par exemple) sont toxiques pour le
parodonte et pour l’organisme en général.
L’ion OH- par contre ne provoque aucune ré-
action et n’a aucune toxicité ni locale, ni gé-
nérale.
Biofilms et
traitements endodontiques
L’ion OH- est un ion qui a une agressivité
particulièrement marquée in vitro envers les
bactéries et les biofilms comme les travaux
de Brumley et de Arnold l’ont montré et nous
l’avons nous même, démontré par l’ expé-
rience qui suit, extrêmement simple :
1 tube de verre contenant du coton imbibé
de sérum physiologique ( contenant donc du
sel Na Cl) .
Electrode négative à l’entrée , électrode po-
sitive à la sortie. Le passage du courant pro-
voque l’ « ionisation », c’est-à-dire le dégage-
ment des ions par « éclatement » de la molé-
cule d’eau, et, entraine la libération de l’ion
OH - puis l’oxygène naissant.( A)
H2O
H+ OH -
Comme tout ion OH- se déplace très rapi-
dement vers l’électrode positive.
Si nous plaçons des colonies bactériennes
sur le coton humide du tube ( B ) et que nous
provoquions une ionisation continue, au
bout d’un certain temps, ces bactéries sont
détruites , le coton est stérile et les cultures
restent négatives. L’ion OH- a donc réussi à
détruire totalement la colonie bactérienne
introduite dans notre tube.
Tubules dentinaires contenant des colonies
bactériennes (B) étudiées au microscope
électronique.
Comme on peut le constater sur cette
photographie de la dentine vue au micro-
scope électronique d’un organe dentaire qui
avait subi auparavant une dévitalisation cor-
rectement effectuée et contrôlée radiologi-
quement, les tubules dentinaires abritent
toujours des biofilms bactériens . Nous sa-
vons de plus que ces tubules dentinaires ne
sont pas vascularisés ce qui élimine toute
possibilité de les atteindre par les antibio-
tiques même s’ils étaient efficaces ce qui
comme on l’a vue est loin d’être évident.
Logiquement nous avons donc pensé que
si nous étions capables d’apporter les ions
OH- au contact de ces colonies bactériennes
intra tubulaires , il y avait de fortes probabili-
tés d’obtenir leur destruction. Cette idée n’é-
tait pas une innovation et BERNARD (14) dans
les années 50 avait déjà essayé avec des résul-
tats très irréguliers. Nous avons repris ses tra-
vaux et compris pourquoi il avait échoué si
près du but comme vous allez le voir plus loin.
Dans le cas d’un organe dentaire infecté, si
l’on place l’électrode négative dans le canal
principal et l’électrode positive sur la peau du
patient et que l’on fait passer un courant
continu que ce passe-t-il ?
Immergeons les racines d’une dent ex-
traite dans un bain de sérum physiologique
auquel nous ajoutons un réactif , la phénol
phtaléine, qui vire au rouge dès qu’elle est au
contact de OH-.
Plongeons l’électrode positive dans le bain,
l’électrode négative dans le canal.
Au bout de quelques minutes, on voit ap-
paraitre le long de la racine des points rouges
qui progressent jusqu’à recouvrir toute la
dentine.
Ceci démontre que nous sommes capa-
bles de faire circuler l’ion OH- dans tout le ré-
seau canalaire de la dent y compris les tubu-
les dentinaires .
Une question capitale se pose alors :
Quelles sont les preuves que l’ion OH- a
bien détruit l’ensemble des colonies bacté-
riennes contenues dans le réseau canalaire ?
Suite au passage d’une quantité d’ions OH-
suffisante et selon une technique d’applica-
tion bien précisée, les coupes de dents infec-
tées ne présentent plus aucune trace de bac-
téries au niveau des tubulures de la dentine
après vérification au microscope électro-
nique.
Pour obtenir un tel résultat, il est impératif
de respecter des règles précises concernant
plusieurs paramètres : le temps de passage
du courant qui dépendra de son intensité,
donc de la vitesse de production des ions
OH-, et enfin de la QUANTITE d’ions OH- dé-
gagés. Il existe encore un 5ème paramètre à
respecter : la diversité des lésions infectieu-
ses dépendant de la résistance des bactéries
rencontrées, de la présence de biofilms, de lé-
sions plus ou moins diffuses. Par exemple :
Streptococcus sanguis, Staphylococcus épi-
dermidis. Pseudomonas aeruginosa et Sta-
phylococcus aureus, Streptococchi di gruppo
A, Escherichia coli et l’ Entérocoque faecalis,
espèce extrêmement résistante à toutes nos
manœuvres stérilisantes et présent dans
70 % des cas des infections intracanalaires.(15)
Respecter ces règles est le secret du succès
de la technique.
Quinze années de travaux ont permis de
clarifier ces données essentielles expliquant
des résultats exceptionnels (99 % de guéri-
sons). (16)
Conclusion
Les ions ont un avenir important dans la lutte
antibactérienne. L’ion OH- , extrêmement sim-
ple à obtenir et produire est particulièrement
intéressant . Son utilisation en endodontie re-
présente une révolution en odontoiatrie mais
aussi dans de nombreuses applications aussi
bien médicales qu’industrielles.
L’ion OH- ne présente aucune toxicité pour
les tissus de l’organisme même avec des quan-
tités d’ions extrêmement importantes et avec
une intensité du courant restant au-dessous
des 5 milli coulombs, dose supérieure autorisée
par l’obtention du CE ou des homologations
américaines et canadiennes. Ceci est aussi ex-
trêmement important car la majorité des ions
(Cu ,Ag ,Zn, Co) sont toxiques, comme nous l’a-
vons déjà dit, pour le parodonte et pour l’orga-
nisme en général. L’ion OH- par contre ne pro-
voque aucune réaction et n’a aucune toxicité ni
locale, ni générale.
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Endo Tribune Édition Française | Février 2014 CAS CLINIQUE
BA
Biofilm
Bactéries
Progression des ions OH-
Destruction totale des biofilm intra tubulaires
DRPHILIPPE LAGARDE
· Spécialiste en stomatologie
et chirurgie maxillo-faciale
(ESC)
· Diplômé en stomatologie à
l’Université de Paris
· Ancien externe des Hopi-
taux de Paris
· Spécialiste en oncologie
(Université de Paris - Département du profes-
seur L. ISRAEL)
· Vainqueur du Grand Prix Gustave Roussy: « Les
tumeurs myeloplasiques » (thèse)
· Post graduate en oncologie à l’Université de
Boston (USA)
· Maître de l’Académie internationale de nutri-
tion clinique (Rome AINUC)
· Enseignant à l’Université de Rome UNICUSANO
· Nommé par le ministre de la Santé français Ge-
orgina Dufois pour une commission chargée
d’étudier les thérapies alternatives (1987)