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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 29, N° 1  - janvier 2006
pp. 74-81
Doi : JFO-01-2006-29-1-0181-5512-101019-200502182
Adhésion bactérienne aux implants intraoculaires et prévention de l’endophtalmie
 

L. Kodjikian [1, 2 et 3], C. Roques [4], G. Pellon [5], F. Renaud [3 et 6], D. Hartmann [3], J. Freney [3 et 6], C. Burillon [2 et 3]
[1] Département d’Ophtalmologie, Hôpital de la Croix-Rousse, Lyon, France.
[2] Département d’Ophtalmologie, Hôpital Édouard Herriot, Lyon, France.
[3] Laboratoire de « Biomatériaux et Remodelages Matriciels », EA 3090, Université Claude Bernard, Lyon, France.
[4] Département de Microbiologie, EA 819, Cinétique des xénobiotiques, Faculté de pharmacie, Université Paul Sabatier, Toulouse, France.
[5] Département de Biochimie, Université Lyon 1, France.
[6] Département de Microbiologie, Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Lyon, France.

Cet article n’a pas bénéficié d’aide financière et les auteurs n’ont aucun intérêt financier dans cette étude.


Tirés à part : L. Kodjikian,

[7] Département d’Ophtalmologie, Hôpital de la Croix-Rousse, 103, grande rue de la Croix-Rousse, 69004 Lyon, France. kodjikian.laurent@wanadoo.fr

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Adhésion bactérienne aux implants intraoculaires et prévention de l’endophtalmie

L’adhésion bactérienne aux implants intraoculaires (IOLs) lors de leur implantation est un facteur étiologique reconnu des endophtalmies postopératoires. Le polypropylène a été le premier biomatériau pour lequel la relation de cause à effet entre adhésion bactérienne et endophtalmie a été prouvée. L’adhérence aux IOLs a fait l’objet de plusieurs études in vitro, certaines personnelles, et des résultats contradictoires ont été rapportés, du fait entre autre de conditions expérimentales différentes (temps d’incubation des IOLs et méthodes employées). L’adhérence est également affectée par la nature de l’IOL, des souches bactériennes et du milieu environnant, complexe à modéliser. Nous avons donc récemment conduit une étude in vivo et déterminé l’évolution de la quantité de Staphylococcus epidermidis ayant adhéré à cinq types d’IOLs. Enfin, peu d’études épidémiologiques ont porté sur les relations possibles entre endophtalmie et le type d’IOL. En 2004, le biomatériau parfait qui pourrait prévenir l’endophtalmie postopératoire n’existe pas encore. Globalement, les matériaux hydrophiles et les acryliques hydrophobes semblent être moins adhésifs que le silicone ou le PMMA, mais ceci reste à prouver en clinique humaine.

Abstract
Bacterial adhesion to intraocular lenses and endophthalmitis prevention: review of the literature

Bacterial adhesion to intraocular lenses (IOLs) during their implantation is a major etiological factor of postoperative endophthalmitis. Polypropylene was the first biomaterial that allowed this relation of cause and effect between bacterial adhesion and endophthalmitis to be proven. Adhesion to IOLs has been investigated in several in vitro studies, with contradictory results reported, due to variations in experimental conditions: the incubation times and the methods all varied. Adhesion is affected by the type of IOL, the bacterial strains, and the surrounding medium. Since this medium is very difficult to model because of its complexity, in vivo studies seemed essential. We have recently determined in vivo progression in the amount of adhering Staphylococcus epidermidis to five types of IOLs. There have been few epidemiological studies published to determine the relationship between endophthalmitis and the IOL type. However, the perfect biomaterial that could prevent postoperative endophthalmitis does not yet exist. Globally, hydrophilic materials and hydrophobic acrylic seem to be less sticky than silicone or PMMA, but this remains to be proven clinically.


Mots clés : Adhésion et adhérence bactérienne , biofilm , Staphylococcus epidermidis , implants intraoculaires , endophtalmie , études in vitro et in vivo

Keywords: Bacterial adhesion and adherence , biofilm , Staphylococcus epidermidis , intraocular lenses , endophthalmitis , in vitro and in vivo studies


INTRODUCTION

La cataracte, opacification du cristallin, est la principale cause de mal voyance dans le monde. Quatre personnes sur dix, âgées de plus de 60 ans, développent une cataracte et plus de deux millions de patients sont opérés chaque année aux États-Unis contre 400 000 en France. La chirurgie de la cataracte est simple, indolore et relativement rapide : c’est la procédure chirurgicale la plus répandue dans le monde et une des plus réussies. Elle rencontre un succès anatomique et fonctionnel important. Afin de recouvrer la vue, la lentille naturelle opaque doit être remplacée par une lentille artificielle transparente, appelée lentille intra-oculaire ou implant intra-oculaire (« IOL » en anglo-saxon pour « IntraOcular Lens »).

Différents biomatériaux ont été utilisés pour la fabrication des IOLs. Le premier d’entre eux a été le polyméthylméthacrylate (PMMA), matériau rigide bien connu. Depuis les années 1970, période à laquelle l’utilisation des IOLs s’est répandue à la faveur des progrès technologiques, des millions d’IOLs en PMMA ont été implantées. Le PMMA peut être standard ou à surface modifiée, comme dans le cas des implants en PMMA hépariné ou fluoré. Avec le développement de la phacoémulsification et de la recherche industrielle de nouveaux biomatériaux composant les IOLs, les implants souples sont apparus, permettant ainsi de préserver tout le bénéfice des petites incisions cornéennes. Le premier d’entre eux, fabriqué en élastomère de silicone, a été implanté en 1984 [1]. Les biomatériaux souples communément utilisés sont actuellement les silicones, les acryliques hydrophiles ou hydrophobes et les hydrogels.

Malgré tous ces progrès scientifiques, l’introduction d’un corps étranger dans l’organisme humain crée un risque d’infection. En effet, l’endophtalmie postopératoire suite à l’implantation d’une IOL est une des complications les plus redoutées et les plus redoutables de la chirurgie de la cataracte. Elle est responsable d’une mauvaise vision et même parfois de cécité, sans compter le risque médico-légal associé [2].

ÉCOLOGIE BACTÉRIENNE DE L’ENDOPHTALMIE

Dans les cas d’endophtalmie à culture bactérienne positive, la source d’infection est principalement la surface oculaire et ses annexes. Parmi 686 prélèvements conjonctivaux réalisés chez des patients sans infection, Herde et al. [3] ont trouvé 126 cultures positives (18,4 %). Staphylococcus epidermidis était le germe le plus fréquent (86,5 %). Speaker et al. [4] ont montré que 82 % des bactéries retrouvées dans le vitré de patients atteints d’endophtalmie postopératoire étaient portées par le patient (conjonctives et fosses nasales). De façon similaire, le groupe d’études des vitrectomies lors des endophtalmies (Endophthalmitis Vitrectomy Study [EVS] group) a montré que 68 % des souches retrouvées appartenaient au patient (conjonctives ou paupières) [5]. Par ailleurs, toutes les études publiées confirment que les staphylocoques à coagulase négative, plus particulièrement Staphylococcus epidermidis, sont les organismes les plus fréquemment mis en évidence dans la chambre antérieure en fin de chirurgie non compliquée de la cataracte [6], [7]. Staphylococcus epidermidis est aussi le germe le plus fréquent au cours des endophtalmies aiguës (50 à 60 % des cas) [8], [9].

CONTAMINATION DE LA CHAMBRE ANTÉRIEURE ET ADHÉSION BACTÉRIENNE AUX IOLS

La prévalence de l’endophtalmie postopératoire est faible, estimée entre 0,07 % et 0,32 % [10], [11]. Quoi qu’il en soit, la contamination de l’humeur aqueuse en fin de chirurgie non compliquée de la cataracte n’est pas rare. Le taux de croissance bactérienne à partir d’échantillons d’humeur aqueuse prélevés en fin de chirurgie varie de 0 à 46 % [6], [12], [13], [14]. Il a été montré que des bactéries pénètrent dans la chambre antérieure lors de la chirurgie de la cataracte, par le biais du liquide d’irrigation ou par adhésion à l’IOL au cours de son implantation [15], [16]. De nombreux facteurs peuvent expliquer cette divergence entre la forte prévalence de contamination de l’humeur aqueuse et la faible fréquence des endophtalmies postopératoires. Dans la plupart des cas, la réaction de l’hôte peut surmonter une colonisation bactérienne dans sa phase initiale et empêcher le développement d’une véritable endophtalmie. En effet, Dickey et al. [12] ont suggéré que la chambre antérieure est capable d’éliminer un faible inoculum bactérien après une chirurgie de la cataracte sans développement d’une endophtalmie. De plus, l’intégrité de la capsule postérieure du cristallin est une barrière à la progression vers l’endophtalmie [12]. Par ailleurs, une médication topique à base d’antibiotiques et de stéroïdes est toujours prescrite. Enfin, certains micro-organismes peuvent soit avoir une faible virulence, soit être faiblement adhérents aux surfaces polymériques et par conséquent être difficilement capables de coloniser une IOL.

Néanmoins, les bactéries adhèrent en général plutôt facilement aux biomatériaux. Vafidis et al. [17] ont publié une étude très instructive en 1984. Ils ont placé une IOL sur la section conjonctivale pendant 5 secondes au cours d’une chirurgie de la cataracte. Un taux de contamination bactérienne de 26 % a été enregistré (principalement par Staphylococcus epidermidis, 87 %), démontrant ainsi la capacité des bactéries à adhérer instantanément aux IOLs. Ils ont également collecté des frottis conjonctivaux (contaminés dans 6 % des cas), des échantillons d’irrigation conjonctivale (contaminés dans 8 %) et des IOLs exposés seulement à l’air de la salle d’opération pendant 10 secondes (contaminés dans 15 %). La prophylaxie ophtalmologique préopératoire classiquement effectuée ne peut pas éliminer tout risque de contamination. Les patients de cette étude avaient été traités par un collyre à base de chloramphénicol dans les deux yeux les 36 heures précédant le geste chirurgical et avaient eu leurs cils coupés en début d’opération. Les paupières et la peau autour des yeux avaient été nettoyées avec de la chlorhexidine ou de la polyvidone iodée, et un champ ophtalmologique à usage unique (type opsite®) avait été appliqué. Une étude semblable a été publiée en 1995 [18]. Des IOLs stériles en PMMA ont été appliquées sur la conjonctive bulbaire supérieure en début de chirurgie.La préparation oculaire au bloc opératoire incluait une antisepsie des cils et des paupières à la chlorhexidine. Il n’y avait ni section des cils ni prescription d’antibiotique topique ou systémique en prophylaxie. Un champ ophtalmologique à usage unique (de type opsite®) avait été appliqué. Staphylococcus epidermidis a été retrouvé dans les mêmes proportions que dans l’étude précédente (82 %). Quarante-sept pour cent des IOLs laissées sur un champ stérile près de l’œil pendant le temps de la chirurgie (en moyenne 30 minutes) étaient contaminées par Staphylococcus epidermidis.

CORRÉLATIONS CLINIQUES ENTRE ADHÉSION BACTÉRIENNE AUX IOLS ET ENDOPHTALMIE

Les mécanismes exacts par lesquels les bactéries entraînent une endophtalmie au décours de la chirurgie de la cataracte ne sont pas totalement élucidés. Néanmoins, le risque d’endophtalmie postopératoire peut être accentué par plusieurs facteurs incluant l’adhérence bactérienne aux IOLs [19]. Il a été montré que la capacité des micro-organismes à adhérer aux implants est associée au risque d’infection du site d’implantation [16], [20], [21]. La corrélation entre l’adhérence bactérienne et la survenue d’endophtalmies a été prouvée en ophtalmologie par quatre études complémentaires. Ces articles ont démontré, d’une part que l’adhérence bactérienne au polypropylène était plus élevée que celle au PMMA, et d’autre part que le risque d’endophtalmie était plus important avec le polypropylène qu’avec le PMMA. Dilly et Sellors [16] ont été les premiers à réaliser une étude in vitro et in vivo à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB). Leurs expériences in vitro ont prouvé que les bactéries adhéraient davantage aux haptiques faites de polypropylène qu’à l’optique en PMMA. Le même résultat a été retrouvé in vivo pour deux IOLs explantées en raison d’épisodes récurrents d’inflammation intra-oculaire. Les bactéries adhérentes étaient plus nombreuses sur le polypropylène que sur le PMMA. De la même manière, Raskin et al. [22] ont utilisé des techniques quantitatives (culture bactérienne, méthode radio-isotopique et MEB) pour évaluer l’adhérence de Staphylococcus epidermidis (RN7735) à deux types d’IOL. Les IOLs étaient constituées soit d’haptiques en polypropylène avec une optique en PMMA soit de trois pièces en PMMA. Chacune des trois méthodes a mis en évidence qu’environ deux fois plus de bactéries étaient adhérentes aux haptiques en polypropylène qu’aux optiques en PMMA. Ces expériences ont été entreprises suite à une étude antérieure cas-témoin portant sur 54 patients ayant développé une endophtalmie après une chirurgie intra-oculaire sur une période de 3 ans et un groupe témoin de 228 patients choisis au hasard parmi 24 105 patients ayant subi une chirurgie intra-oculaire au cours de la même période. Cette étude, dont l’objectif était d’identifier des facteurs de risque d’endophtalmie postopératoire, concluait que l’insertion d’une IOL avec des haptiques en polypropylène présentait un facteur de risque d’endophtalmie postopératoire (risque/ratio de 4,5 ; p ≪ 0,007) [23]. Une étude épidémiologique a également montré que les IOLs en silicone avec des haptiques en polypropylène constituaient un facteur de risque significatif pour le développement d’une endophtalmie postopératoire (risque relatif de 21 ; p = 0,013) par rapport aux IOLs en silicone avec des haptiques en PMMA [24]. Sur une période de 3 ans, 7 patients parmi 772 ayant été opérés de cataracte ont développé une endophtalmie dans cette étude rétrospective cas-témoin. Les résultats épidémiologiques, qui démontrent un plus grand risque d’endophtalmie postopératoire avec les IOLs constituées de polypropylène et les résultats expérimentaux, qui prouvent quant à eux que l’adhérence bactérienne est accrue sur le polypropylène, étayent la relation de cause à effet entre l’adhésion bactérienne aux IOLs et le risque de développement d’une endophtalmie postopératoire.

IOLS ET ADHÉSION BACTÉRIENNE : ÉTUDES IN VITRO

Peu d’études ont essayé de déterminer quel biomatériau était le moins adhésif. La comparaison des différentes études est difficile voire même impossible, en raison de la diversité des conditions expérimentales : souches bactériennes, temps d’incubation et méthodes quantitatives ou qualitatives mises en œuvre pour déterminer l’adhérence bactérienne.

En 1994, Cusumano et al. [25] ont réalisé une étude en MEB pour quantifier la croissance bactérienne à la surface des IOLs. Une souche de staphylocoque à coagulase négative a été utilisée, mais sans que la souche exacte soit précisée. Toutes les cultures ont été maintenues dans des conditions standard à 38 °C pendant 5 jours. À la fin de la période d’incubation, toutes les IOLs ont été retirées du milieu et fixées pour l’observation en MEB. Des IOLs en silicone, en hydrogel et en PMMA ont été examinées. Nous pouvons regretter qu’aucune caractéristique n’ait été donnée au sujet des fabricants et des numéros de modèle des IOLs utilisées, puisqu’il existe plusieurs silicones aux propriétés différentes [26]. Selon le matériau employé, le dénombrement bactérien moyen augmentait dans l’ordre suivant : PMMA, hydrogel puis silicone. Les différences entre les trois groupes étaient statistiquement significatives. Gabriel et al. [26] ont trouvé des résultats semblables en 1998. Ils ont comparé l’adhérence relative d’une souche clinique de Pseudomonas aeruginosa à des IOLs faites de PMMA, d’acrylique hydrophobe et de silicone. Les IOLs ont été incubées pendant 2 et 18 heures en présence des bactéries. L’évaluation du taux d’adhésion a été réalisée par le radiomarquage et la MEB. L’adhésion était plus importante pour le silicone par rapport au PMMA, et pour le PMMA par rapport à l’acrylique hydrophobe. Les différences entre les trois groupes étaient statistiquement significatives. Pinna et al. [27] ont montré le contraire avec une autre souche, en prouvant que les IOLs en acrylique hydrophobe favorisaient davantage l’adhérence de Staphylococcus epidermidis que les IOLs en PMMA. Cette tendance a été trouvée en employant le dénombrement bactérien après une incubation de 3 minutes et en employant la MEB. Cependant, avec un dénombrement bactérien après 90 minutes d’incubation, les IOLs en acrylique hydrophobe présentaient une quantité moindre de bactéries adhérentes par rapport aux IOLs en PMMA. Les contradictions notées selon la technique utilisée et la durée de l’incubation pourraient être expliquées en partie par le fait que la méthode de culture bactérienne détecte uniquement les bactéries viables (et cultivables), tandis que la MEB détecte le nombre total de bactéries incluant les micro-organismes vivants (cultivables ou non) et morts. D’ailleurs, les matériaux en acrylique hydrophobe peuvent avoir un effet toxique progressif sur les cellules bactériennes, qui peut en définitive réduire l’adhérence bactérienne aux IOLs [27]. Selon Ng et al. [28], qui ont utilisé une méthode de culture bactérienne, l’adhérence de Staphylococcus epidermidis aux IOLs en hydrogel était significativement plus faible qu’aux IOLs en PMMA, après un temps d’incubation de 60 minutes. Garcia-Saenz et al. [19] ont comparé l’adhérence in vitro à différentes IOLs de souches de Staphylococcus epidermidis, productrices ou non de « slime ». Les lentilles ont été incubées pendant 18 heures avec des bactéries. Ensuite, les bactéries adhérées aux IOLs ont été détachées à l’aide d’ultrasons (sonication), puis centrifugées à l’aide d’un vortex. Des cultures quantitatives ont été réalisées. Les souches de Staphylococcus epidermidis non productrice de « slime » avaient adhéré à toutes les IOLs, mais en quantité inférieure aux souches productrices. Le terme de « slime » a été introduit en 1940 pour décrire une couche de biofilm bactérien [29]. Il désigne depuis 1982 le glycocalyx produit par des souches fortement adhérentes de Staphylococcus epidermidis, collectées à partir d’implants biomédicaux infectés, le glycocalyx étant la « colle » qui maintient rapidement les bactéries à la surface colonisée [30]. Les implants les plus adhésifs étaient les IOLs en PMMA hépariné et en acrylique hydrophobe [19]. Les moins adhésifs étaient en hydrogel, en PMMA et en PMMA fluoré. L’adhérence était moyenne pour les IOLs en silicone. Cette étude n’est pas en accord avec d’autres qui ont démontré que l’adhérence bactérienne au PMMA hépariné est plus faible qu’au PMMA [31], [32]. Apparemment, les longues chaînes hydrophiles d’héparine qui sont fixées à la surface de la lentille pourraient capturer les molécules d’eau voisines, formant ainsi une barrière hydrophile tout autour de l’implant, et diminuer ainsi l’adhérence cellulaire et bactérienne [33], [34]. Les charges négatives portées par l’héparine pourraient également inhiber l’adhérence de manière intrinsèque [31], [33]. Les résultats contradictoires observés pourraient être dus au fait que les chaînes d’héparine recouvrant le PMMA ne sont pas assez denses par endroits, découvrant ainsi quelques sites hydrophobes. Pour finir, nous avons récemment publié deux études in vitro pour déterminer l’adhérence de Staphylococcus epidermidis à des IOLs composées de cinq biomatériaux différents, en utilisant au total trois techniques complémentaires [21], [35]. En dénombrement sur gélose, méthode qui détecte les bactéries viables et cultivables, l’adhérence était la plus faible sur l’hydrogel et la plus forte sur le polymère de silicone [21]. La comparaison par paire du PMMA, du PMMA hépariné et de l’acrylique hydrophile ne montrait pas de différence significative. En bioluminescence, qui permet de dénombrer les bactéries viables, cultivables ou non, et en MEB, qui permet de comptabiliser l’ensemble des bactéries présentes, viables ou non, l’adhérence a été la plus faible pour l’hydrogel, puis l’acrylique hydrophile (différence significative seulement en MEB), les trois autres implants ne présentant pas entre eux de différence significative (fig. 1) [35].

En conclusion, dans toutes ces études, l’adhérence bactérienne à la surface des implants semblait dépendre du caractère hydrophobe/hydrophile du biomatériau. La plupart des auteurs ont conclu qu’une hydrophobicité intermédiaire était un facteur favorisant l’adhérence bactérienne [36], [37]. De même, en 1991, Jansen et Peters [38] ont montré que l’adhérence était plus faible sur les surfaces les plus hydrophiles, comme l’avait précédemment suggérée Kristinsson en 1989 [39]. Le statut ?? de l’acrylique hydrophobe, du PMMA hépariné et du PMMA demeure très contradictoire selon les différentes études. Cependant, même si globalement les IOLs hydrophiles (surtout l’hydrogel) semblent réduire le taux de bactéries adhérentes in vitro et les IOLs hydrophobes (surtout le silicone) semblent l’augmenter, il semblerait très dangereux d’essayer de conclure à partir d’études in vitro que tel biomatériau favorise ou non l’adhérence bactérienne. En effet, trop de variables interviennent et rendent la comparaison impossible entre toutes ces études in vitro. La souche bactérienne est un facteur important qui pourrait affecter l’adhérence. Tetz et al. [40] ont prouvé in vitro qu’une souche de S. epidermidis adhérait moins facilement au PMMA hépariné qu’au PMMA. Toutefois, ils ont obtenu des résultats opposés avec une autre souche bactérienne, suggérant ainsi l’existence d’une grande disparité parmi les bactéries, au moins en ce qui concerne le PMMA hépariné. De même, en comparant deux souches de S. epidermidis ayant des propriétés de surface différentes, Schmidt et al. [41] et Schloricke et al. [42] ont constaté que la souche la plus hydrophobe adhérait à un moindre degré au PMMA hépariné qu’au PMMA ou au silicone, tandis que la souche la plus hydrophile adhérait davantage au polymère hépariné. Par conséquent, la modification des surfaces des polymères peut aboutir à des effets variables dépendant, entre autre, de la composition de la surface bactérienne et donc de ses propriétés. De même, en 1986, Dankert et al. [43] ont rapporté qu’une souche bactérienne hydrophobe adhérait plus facilement à une surface hydrophobe qu’à une surface hydrophile, tandis que l’adhérence de bactéries hydrophiles était toujours plus faible que la surface concernée soit hydrophobe ou hydrophile. Enfin, l’adhérence est également affectée par la nature du milieu environnant. Son influence semble essentielle, rendant difficile l’extrapolation des résultats in vitro à la situation clinique. Puisqu’il est très difficile de modéliser ce milieu en raison de sa complexité, il nous a semblé indispensable d’entreprendre des études in vivo.

IOLS ET ADHÉSION BACTÉRIENNE : ÉTUDES IN VIVO

Nous avons ainsi récemment publié la première étude in vivo sur l’évolution de la quantité de bactéries fixées à cinq matériaux différents d’IOLs, après implantation dans l’œil de porcs, les IOLs ayant été contaminées dans un premier temps in vitro [44]. Cent vingt IOLs (PMMA, PMMA hépariné, silicone, acrylique hydrophobe et hydrogel) ont été employées. Nous avons utilisé une souche de Staphylococcus epidermidis de référence (ATCC 14990). Le porc domestique a été choisi comme modèle animal approprié pour l’endophtalmie, après une analyse bibliographique et une étude personnelle de la composition de son humeur aqueuse. Cette étude a inclus 135 porcs domestiques. Nous savions que des quantités identiques de bactéries ne pourraient pas adhérer sur chaque biomatériau, puisque des différences significatives en terme d’adhérence bactérienne avaient été montrées dans une de nos précédentes études in vitro [21]. Ainsi, la concentration bactérienne a été ajustée spectrophotométriquement à 108 unités formant colonies (UFC) par millilitre afin d’atteindre un minimum initial d’environ 105 UFC par IOL. Les implants ont été incubés dans la suspension bactérienne pendant une heure à 37 C. Après avoir pratiqué l’extraction du cristallin par la technique d’extracapsulaire manuelle dans des conditions aseptiques et sous anesthésie générale, les IOLs précédemment infectées ont été implantées dans la chambre antérieure des porcs. Pour explanter les IOLs, une énucléation de l’œil a été pratiquée. Après lavage par une solution de polyvidone iodée à 5 % et rinçage par une solution saline stérile (BSS), une incision cornéenne de 180° a été réalisée, afin d’explanter les IOLs avec des pinces stériles, sous hotte à flux laminaire. Les animaux ont été sacrifiés après 24 heures (groupe 24H), 72 heures (groupe 72H) et 1 semaine (groupe 1W). Les dénombrements bactériens ont été effectués sur chaque IOL enlevée. Pour chacun des cinq biomatériaux, 18 IOLs ont été implantées avant d’être explantées pour mesurer la quantité de bactéries adhérées (nommées ci-après « UFC IOL ») et 6 ont été utilisées pour contrôler la quantité précise de bactéries ayant adhéré avant l’implantation (nommée « UFC control »). Les résultats ont été exprimés sous forme de rapports, afin d’éliminer l’influence de la quantité différente de bactéries fixées initialement à chaque biomatériau (fig. 2). Un rapport positif indiquait que la croissance bactérienne avait eu lieu sur la surface de l’IOL, tandis qu’un rapport négatif signifiait que la quantité de bactéries adhérentes avait diminué entre l’implantation de l’IOL et son explantation. Seulement deux matériaux, le silicone et le PMMA hépariné (ou HSM PMMA), ont présenté un rapport globalement positif. Les autres ont présenté un rapport négatif, démontrant un déclin de la population bactérienne colonisant leur surface. Seul l’hydrogel a présenté un rapport négatif d’emblée à 24 heures (fig. 2). Le rapport des bactéries fixées par unité de surface a augmenté de façon croissante sur l’hydrogel, le PMMA fluoré, l’acrylique hydrophobe, le PMMA hépariné et finalement le silicone. La comparaison par paire des différents matériaux a donné des différences statistiquement significatives, excepté entre l’hydrogel et le PMMA fluoré. Ces résultats, en accord avec les autres études réalisées in vitro [36], [37], ont permis de conclure que l’hydrophobicité intermédiaire est un facteur de promotion important de l’adhérence bactérienne. Les bactéries adhèrent moins aux IOLs composées de matériaux hydrophiles comme l’hydrogel ou très hydrophobes comme le PMMA fluoré qu’aux matériaux d’hydrophobicité intermédiaire comme le silicone [19], [25]. L’hydrogel et le PMMA fluoré présentent in vitro une adhérence bactérienne moindre [19], [21] et de façon logique une diminution du nombre de bactéries adhérées à leur surface in vivo [44]. La modification des IOLs en PMMA par un surfaçage par le fluor semble ainsi être un meilleur moyen de réduire l’adhérence bactérienne que le surfaçage par l’héparine. Selon de précédentes études [33], [34], [45], les HSM IOLs fournissent une surface fortement hydratée qui modifie quelques acides gras structuraux de S. epidermidis, réduisant ainsi l’adhérence bactérienne. Cependant, notre étude in vivo a prouvé que l’HSM PMMA a au contraire permis une croissance secondaire des bactéries adhérées. Ce résultat peut être dû au fait que l’héparine se comporte comme un récepteur d’adhérence pour quelques espèces de Staphylococcus [46]. Un biomatériau inapproprié pour la croissance in vivo des bactéries serait très utile dans la pratique clinique. Les IOLs faites d’un tel matériau empêcheraient très probablement le développement de l’endophtalmie, à la différence d’autres biomatériaux qui permettent la croissance bactérienne à leurs surfaces. La colonisation de la surface de l’IOL peut affaiblir les défenses intrinsèques et extrinsèques de l’œil, les rendant incapables de supprimer entièrement les bactéries adhérentes et entraînant de fait une colonisation progressive et une infection. Nos résultats suggèrent donc que le risque d’endophtalmie après l’extraction de cataracte suivie de l’implantation d’une IOL sous antibioprophylaxie pourrait être réduit avec des IOLs faites d’un matériau moins adhésif tel l’hydrogel et le PMMA fluoré.

ÉTUDES ÉPIDÉMIOLOGIQUES HUMAINES SUR LES IOLS ET L’ENDOPHTALMIE

Les études cliniques humaines seraient les plus fiables mais elles ne peuvent pas être réalisées en raison de problème éthique. Néanmoins, on trouve dans la littérature des études épidémiologiques d’un intérêt certain.

En 1998, Montan et al. [47], [48] ont publié deux études épidémiologiques intéressantes au sujet de l’endophtalmie et des types d’IOLs implantées en Suède. Ils ont réalisé une étude rétrospective cas-témoin sur 57 patients atteints d’endophtalmie postopératoire et 220 sujets témoins, choisis au hasard parmi les 22 091 derniers patients opérés de cataracte entre 1990 et 1993 [47]. Les sujets ayant reçu une IOL en PMMA hépariné ont présenté moins fréquemment une endophtalmie comparés à ceux ayant eu une IOL en PMMA (p = 0,002) ou en silicone (p = 0,04). La valeur de p pour le silicone est cependant proche du seuil de significativité de 0,05. Par conséquent, la puissance de l’analyse statistique était très relative pour ce biomatériau, ce qui s’explique par le faible nombre d’IOLs en silicone inclus dans cette étude par rapport au nombre d’IOLs en PMMA ou en PMMA hépariné. Les IOLs en PMMA hépariné réduisaient le risque d’endophtalmie, très probablement d’après les auteurs parce que la couche d’héparine permet d’obtenir une surface hydrophile biocompatible [47]. Les auteurs ont réalisé une étude prospective pour analyser la morbidité de l’endophtalmie postopératoire et pour déterminer les facteurs de risque en Suède au cours de l’année 1998 [48]. L’incidence de l’endophtalmie pour l’ensemble du pays s’élevait à 58 cas sur 54 666 opérations de cataracte (0,1 %). Les IOLs en acrylique se sont avérées diminuer sensiblement le risque d’endophtalmie comparé à l’hydrogel (p = 0,001), au silicone (p = 0,014) et au PMMA (p = 0,001). La valeur de p pour le PMMA hépariné n’indiquait pas de différence significative (p = 0,06). Ces résultats sont certes intéressants en pratique quotidienne, mais suscitent quelques réserves [49]. Tout d’abord, les auteurs n’ont pas décrit le type et la nature précis de l’acrylique, de l’hydrogel et du silicone pour les IOLs utilisées dans l’étude, ni apporté aucune précision au sujet des fabricants et des numéros de modèle des IOLs employées, les complications chirurgicales et l’IOL choisie étant souvent liées. En effet, les chirurgiens préfèrent généralement implanter un IOL rigide de grand diamètre en présence d’une rupture capsulaire postérieure, une complication parfaitement reconnue pour favoriser l’endophtalmie [23], [50]. Aucune précision sur ce point n’a été fournie de façon précise et exploitable. En outre, aucune comparaison statistique n’a été effectuée par paires entre le PMMA, le PMMA hépariné, le silicone et l’hydrogel. Pour finir, aucun détail n’a été fourni au sujet des potentiels facteurs de risque systémiques associés chez les patients atteints d’endophtalmie, comparés aux autres patients. Par conséquent, même si cette étude semble très intéressante, beaucoup de biais sont présents et rendent impossible l’application de ses résultats à la pratique quotidienne. Seules d’autres études épidémiologiques pourront peut-être établir de façon formelle quels biomatériaux peuvent protéger contre ou au contraire favoriser l’endophtalmie postopératoire.

CONCLUSION

Le biomatériau parfait qui pourrait empêcher l’endophtalmie postopératoire n’existe pas encore en 2004. Globalement, les matériaux hydrophiles et acryliques hydrophobes semblent être moins adhésifs que le silicone ou le PMMA, mais la pertinence de cette affirmation reste à prouver en clinique. Il existe néanmoins des précautions élémentaires à prendre afin de réduire le risque d’endophtalmie postopératoire. Lors de l’insertion d’une IOL, il faut faire preuve d’une attention particulière afin de réduire au minimum tout contact avec la surface oculaire. D’ailleurs, cette dernière doit être préparée soigneusement juste avant l’opération, des barrières adhésives stériles doivent être employées pour maintenir les cils hors du champ opératoire, et l’emballage de l’IOL doit être ouvert seulement au dernier moment. Le développement ultérieur de nouveau biomatériau pour les IOLs devra respecter les objectifs suivants : réduire ou supprimer l’adhérence bactérienne (nouveaux biomatériaux, utilisation d’un revêtement antibiotique de la surface…), être injectable (et non seulement pliable) pour empêcher tout contact avec la surface oculaire, biocompatible, sûr et non toxique, et enfin réduire ou mieux empêcher la prolifération épithéliale cristallinienne.

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