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Journal Français d'Ophtalmologie
Volume 32, n° 7
pages 515-528 (septembre 2009)
Doi : 10.1016/j.jfo.2009.04.026
Received : 24 February 2009 ;  accepted : 28 April 2009
Implant intraoculaire et chirurgie de la cataracte : comparaison de l’adhésion bactérienne et du risque d’endophtalmie selon le biomatériau
Intraocular lens and cataract surgery: Comparison between bacterial adhesion and risk of postoperative endophthalmitis according to intraocular lens biomaterial
 

S. Baillif a, b, R. Ecochard c, D. Hartmann b, J. Freney b, L. Kodjikian a, b,
a Département d’Ophtalmologie, Hôpital de la Croix-Rousse, Hospices Civils de Lyon, Université Claude Bernard Lyon I, Lyon, France 
b Laboratoire « Réparation Tissulaire, Interactions Biologiques et Biomatériaux », UPSP 2007.03.135 RTI2B, Lyon, France 
c Département de biostatistiques, UMR CNRS 5558, Université Claude Bernard Lyon I, Lyon, France 

Auteur correspondant. Service d’ophtalmologie, hôpital universitaire de la Croix-Rousse, 103, Grande rue de la Croix-Rousse, 69004 Lyon, France.
Résumé

La chirurgie de la cataracte permet une parfaite réhabilitation visuelle grâce à l’insertion intraoculaire d’un implant en lieu et place du cristallin. Toutefois, 0,04 % à 0,32 % des interventions réalisées se compliquent encore d’une endophtalmie. Les sources de contamination de l’œil au cours de la chirurgie sont extrêmement variées. Une des étiologies principales est cependant l’adhésion, puis le développement d’un biofilm bactérien sur les lentilles intraoculaires implantées. La responsabilité du biomatériau constituant l’implant intraoculaire dans la promotion de l’adhésion bactérienne et consécutivement dans l’augmentation du risque d’endophtalmie fait l’objet d’un intérêt croissant. Il s’agit en effet de déterminer parmi les biomatériaux actuellement à la disposition du chirurgien ceux qui favoriseraient ou non l’adhésion bactérienne. L’analyse des études épidémiologiques et expérimentales, tant in vitro qu’in vivo confirme que l’adhésion bactérienne est bien variable suivant le biomatériau composant l’implant intraoculaire. Mêmes si les conditions méthodologiques et expérimentales diffèrent et rendent difficiles la comparaison des résultats, de grandes constantes peuvent être extraites de ces données. Il semblerait ainsi que certains biomatériaux tels que le silicone soient associés à une adhésion bactérienne plus importante et à un risque relatif d’endophtalmie supérieur. D’un point de vue expérimental, des biomatériaux tels que le silicone et l’acrylique hydrophobe, matériaux les plus hydrophobes, favoriseraient l’adhésion bactérienne de façon statistiquement significative comparativement à d’autres biomatériaux tels que l’hydrogel ou l’acrylique hydrophile, polymères les plus hydrophiles. Cette affinité pour l’un ou l’autre des biomatériaux est surtout explicable par l’analyse de leur caractère hydrophile/hydrophobe dominant les autres forces gouvernant les interactions entre une bactérie et un support. Cependant, toutes ces études restent insuffisantes et ne permettent pas d’associer formellement un biomatériau à un risque plus élevé d’endophtalmie. Tous les mécanismes conduisant à partir d’une adhésion bactérienne sur un implant intraoculaire au développement d’une endophtalmie ne sont en effet pas encore élucidés.

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Summary

Cataract surgery is a usually successful procedure that restores vision by replacing the natural lens with an intraocular lens (IOL). Acute postoperative endophthalmitis is still one of the most serious complications of cataract surgery. Its incidence has been reported to be between 0.04% and 0.32%. Precisely why bacteria induce endophthalmitis is not entirely understood. Indeed the risk of its development may be influenced by several factors. Among them, bacterial adhesion to the IOL has been recently emphasized in the ophthalmology literature. Indeed, the ability of an organism to adhere to the IOL surface is believed to be associated with a risk of infection at the implantation site. Several studies have demonstrated that bacterial adhesion is influenced by IOL materials. Ever since, numerous studies have investigated the interactions between bacteria and different types of IOLs to determine which biomaterial would be most permissive to bacterial adherence. This article reviews all the epidemiological and experimental data relating to the study of the relationship between bacterial adhesion, IOL material, and risk of developing postoperative endophthalmitis. Even if discrepancies between these studies exist, mainly stemming from the use of different experimental conditions and protocols, it seems that bacterial adhesion is strongly influenced by IOL material. Epidemiological studies suggest that the implantation of silicone IOLs might be associated with increased rates of endophthalmitis. Experimental studies reach similar conclusions showing that hydrophobic IOLs such as silicone or acrylic hydrophobic IOLs are more permissive to bacterial adhesion and growth than hydrophilic IOLs such as acrylic hydrophilic IOLs. Among the interactions that govern bacterial attachment to the IOLs, it seems that hydrophilic–hydrophobic interactions have the greatest influence. Nevertheless, since bacterial adhesion is a complicated process affected by many factors, the conclusions drawn by these results have to be interpreted with care. Further investigations are still needed to understand the connections between IOL material and endophthalmitis.

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Mots clés : Adhésion bactérienne, Biomatériau, Endophtalmie, Implant intraoculaire

Keywords : Bacterial adhesion, Biomaterial, Endophthalmitis, Intraocular lens


La chirurgie de la cataracte rencontre aujourd’hui un succès anatomique et fonctionnel important. Elle permet en effet une parfaite réhabilitation visuelle grâce à l’insertion intraoculaire d’un implant de puissance adaptée. Cependant, cette chirurgie ne reste pas exempte de complications puisque 0,04 % à 0,32 % des procédures réglées présentent encore une complication infectieuse redoutable : l’endophtalmie [1, 2]. Celle-ci peut gravement menacer la fonction visuelle, voire l’anatomie du globe oculaire.

Les sources de contamination de l’œil au cours de la chirurgie sont extrêmement variées. Une des étiologies principales est cependant l’adhésion, puis le développement d’un biofilm bactérien sur les lentilles intraoculaires implantées au cours de l’intervention. Les mécanismes exacts par lesquels ces bactéries entraînent une endophtalmie ne sont pas totalement élucidés. Toutefois, il a été montré que la capacité des microorganismes à adhérer aux implants est associée au risque d’infection du site d’implantation [3, 4].

Cette corrélation entre adhérence bactérienne et endophtalmie a été prouvée en ophtalmologie par des observations cliniques et des études expérimentales [3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]. En effet, des cas d’endophtalmie chronique de bas grade compliquant une chirurgie de la cataracte avec implantation intraoculaire ont été rapportés [3, 5, 6, 7, 8, 9]. Ils furent tous résolutifs seulement après ablation des implants. L’analyse des implants en microscopie électronique montra une colonisation bactérienne à leur surface avec une répartition des bactéries supérieure sur les haptiques en polypropylène par rapport aux optiques en polyméthacrylate de méthyle (PMMA).

Les études réalisées in vitro aboutirent aux mêmes conclusions démontrant d’une part que l’adhérence bactérienne était plus élevée sur le polypropylène que sur le PMMA et d’autre part, que le risque d’endophtalmie était plus important avec le polypropylène qu’avec le PMMA [3, 10, 11, 12, 13].

Ces différentes constatations ont confirmé le rôle des implants intraoculaires en tant que réservoir bactérien dans l’endophtalmie, mais posent aussi la question de la responsabilité du biomatériau en lui-même dans la promotion de l’adhésion bactérienne et consécutivement dans l’augmentation du risque d’endophtalmie.

Les études cliniques et expérimentales se sont alors attachées à étudier et comparer l’adhésion bactérienne en fonction du biomatériau afin de déterminer, parmi les biomatériaux actuellement à disposition du chirurgien, ceux qui favoriseraient ou au contraire défavoriseraient l’adhésion bactérienne.

Cet article constitue une revue générale des données de la littérature concernant l’adhésion bactérienne et le risque d’endopthalmie selon le biomatériau des implants intraoculaires

Rappels : biomatériaux et implants intraoculaires

Actuellement, l’ophtalmologiste dispose d’implants intraoculaires rigides en PMMA et d’implants intraoculaires souples issus de la famille des polymères d’acrylique ou de celle des élastomères de silicone. Ces biomatériaux peuvent de plus être recouverts par des traitements de surface destinés à modifier leurs propriétés physicochimiques.

Matériaux rigides : PMMA

Le PMMA a été le premier matériau historiquement utilisé pour la fabrication des implants intraoculaires. Il appartient à la famille des polymères d’acrylique définis par leur squelette carboné de base qui est l’acrylate. Le PMMA dispose de groupements méthyl fixés à l’acrylate et lui conférant ses propriétés. Les implants en PMMA contiennent moins de 1 % d’eau. Ils sont hydrophobes. Leur température de transition vitreuse, c’est-à-dire la température à laquelle un matériau passe de l’état rigide à l’état souple, est élevée, supérieure à 100°C [14, 15] : ils sont donc rigides à température ambiante.

L’industrie a aussi développé des implants en PMMA dont la surface a été traitée afin de modifier certaines caractéristiques du matériau. Ont ainsi vu le jour les implants en PMMA à surface passivée, les implants en PMMA fluorocarboné et les implants en PMMA hépariné (Heparin-Surface-Modified PMMA ou HSM PMMA).

Matériaux souples : silicone et acrylique

Les matériaux souples utilisés dans la fabrication des implants intraoculaires sont représentés par les dérivés de l’acrylique ou les copolymères du silicone.

Les silicones

Le squelette de l’élastomère de silicone est constitué d’une alternance d’atomes de silicone et d’oxygène appelée siloxane sur laquelle des radicaux organiques peuvent être placés. En fonction du degré de polymérisation des chaînes de polysiloxane, différents élastomères peuvent être obtenus. Le poly(diméthyl siloxane) ou PDMS est le plus ancien copolymère du silicone utilisé dans la fabrication des implants intraoculaires. Les implants souples en silicone ont une température de transition vitreuse est très basse, inférieure à −90°C [14, 15] rendant le matériau souple à température ambiante. Ils sont véritablement hydrophobes avec une teneur en eau égale à zéro.

Les dérivés de l’acrylique

Ces matériaux dérivent tous de l’acrylate. Les différents radicaux qui y sont fixés confèrent alors aux biomatériaux générés des propriétés physiques et chimiques différentes. Par exemple, on obtient un matériau acrylique hydrophile pliable à température ambiante tel que le polyHEMA ou PHEMA en plaçant en position adéquate un groupement méthyl et un groupement hydroxyéthyl sur la chaîne acrylate. À l’inverse, en fixant un groupement phényléthyl sur l’acrylate on obtient un acrylique hydrophobe souple.

Le terme « hydrogel » est généralement utilisé pour désigner le PHEMA ; toutefois, ce terme recouvre en réalité un large groupe de polymères hydrophiles et insolubles dans l’eau comprenant des polymères à base d’esters, d’amides (vinyl-pyrrolidone) ou d’acrylates. Les implants en hydrogel ne sont actuellement plus vraiment utilisés en ophtalmologie.

La teneur en eau des acryliques n’est jamais nulle. Les acryliques hydrophiles ont une forte affinité pour l’eau avec une teneur en eau généralement comprise entre 18 et 28 %. Le polyHEMA possède une teneur en eau plus élevée, approchant 38 %. Le groupe des hydrogels a la spécificité d’avoir un taux d’hydratation supérieur à 20 %. Les matériaux acryliques hydrophobes ont eux une teneur en eau de l’ordre de 0,2 %. La température de transition vitreuse des implants acryliques souples est comprise entre celle du silicone et celle du PMMA [14, 15].

Comparaison de l’adhérence bactérienne et du risque d’endophtalmie selon les différents biomatériaux
Études épidémiologiques

Les études épidémiologiques traitant de l’endophtalmie ont pour objectif de mettre en évidence d’éventuels facteurs de risque à partir de données cliniques. Ces facteurs, dont l’implication d’un biomatériau en particulier, restent encore difficiles à déterminer du fait de la faible incidence de cette complication.

Études épidémiologiques rétrospectives

En 1991, Menikoff et al. [11] ont étudié de façon rétrospective tous les cas d’endophtalmie survenus après chirurgie cristallinienne. Sur les 24105 patients opérés à New York entre janvier 1988 et octobre 1990, 44 cas d’endophtalmie furent recensés, soit une incidence de 0,22 %. La comparaison des 44 cas avec 228 patients témoins choisis de façon aléatoire parmi les 24105 patients opérés montrait une augmentation relative du risque d’endophtalmie si un implant en PMMA avec des haptiques en polypropylène était utilisé versus un implant entièrement en PMMA (p=0,01). Ce risque retrouvé en analyse univariée persistait en analyse multivariée. Une étude ultérieure corrobora cette constatation. En effet, Bainbridge et al. [12] ont retrouvé un risque relatif d’endophtalmie supérieur en cas d’implantation de lentilles intraoculaires en silicone avec des haptiques en polypropylène par rapport à des implants uniquement en PMMA (p=0,015). Montan et al. [16] ont présenté la même année une grande série composée de 57 cas d’endophtalmie pour 22091 chirurgies de la cataracte réalisées en Suède entre 1990 et 1993. La comparaison de ces patients à 220 contrôles issus des 22091 patients opérés montrait que l’utilisation d’implants intraoculaires en PMMA hépariné semblait réduire le risque relatif d’endophtalmie par opposition aux implants en silicone (p=0,04) ou aux implants en PMMA non hépariné (p=0,0023). En 2004, Wong et Chee [17] ont rapporté les résultats d’une étude menée sur une population asiatique entre janvier 1996 et décembre 2001. En comparant les 34 cas d’endophtalmie à 102 contrôles, ils ont montré que la survenue d’une endophtalmie était significativement associée à l’utilisation d’un implant en silicone versus un implant en PMMA (p=0,05). Ce risque était en effet 4,3 fois supérieur si tous les cas d’endophtalmie étaient pris en considération (34 cas) et 8 fois supérieur en ne retenant que les cas bactériologiquement prouvés (21 cas). La dernière étude épidémiologique rétrospective [18] concerne une population européenne entre 1994 et 2004, opérée de la chirurgie de la cataracte avec implantation d’une lentille intraoculaire. Sur 5837 implantations, 8 cas d’endophtalmies furent détectés, soit une incidence de 0,14 %. L’analyse statistique confirma que le risque d’endophthalmie était variable suivant le biomatériau choisi (p=0,00007). Les patients ayant un implant en PMMA présentaient alors un risque relatif d’endophtalmie supérieur à ceux ayant un implant en acrylique hydrophile, hydrophobe, ou un implant en PMMA hépariné. La comparaison entre les implants en PMMA et en silicone ne fut pas possible du fait du faible nombre d’implants en silicone posés (833 implants en PMMA, 2362 implants en PMMA hépariné, 1136 acryliques hydrophiles, 1140 acryliques hydrophobes et seulement 316 implants en silicone).

Ces études épidémiologiques semblent indiquer que la présence d’haptiques en polypropylène est un facteur de risque d’endophtalmie [11, 12]. L’utilisation d’implants intraoculaires en silicone semble aussi représenter un surcroît de risque pour cette complication [16, 17].

Cependant la fiabilité de ces études rétrospectives est discutable en raison de nombreux facteurs et biais limitants. En effet, les effectifs étudiés restent malgré tout faibles relativement à l’incidence de l’endophtalmie. Les calculs statistiques n’analysent pas toujours de façon indépendante l’utilisation d’un biomatériau et l’existence concomitante d’autres facteurs reconnus d’endophtalmie tels que la survenue de complications durant la chirurgie oculaire (rupture capsulaire postérieure, issue de vitré). Or ces événements indésirables vont privilégier le choix d’un biomatériau par rapport à un autre. D’autre part, les caractéristiques des implants sont souvent omises (référence, fabricants) alors que leurs propriétés physicochimiques peuvent être différentes même au sein d’un même groupe de biomatériaux (exemple des acryliques).

Études épidémiologiques prospectives

Les études épidémiologiques prospectives, pouvant mieux préciser la relation entre endophtalmie et biomatériau, sont encore moins nombreuses du fait de la difficulté à traiter de grandes séries. Montan et al. [19] ont publié cependant, en 2002, une large étude prospective analysant tous les cas d’endophtalmies survenus, après chirurgie de la cataracte, en 1998 en Suède. L’incidence nationale de l’endophtalmie était de 58 cas sur 54666 chirurgies de la cataracte (0,1 %). Le risque infectieux relatif aux implants acryliques était plus faible comparativement aux implants en silicone (p=0,014) ou aux implants en PMMA (p=0,001). La différence existant avec les implants en PMMA hépariné n’était dans ce cas pas significative (p=0,06). Une étude de la même population suédoise de 1999 à 2001 [1] montrait une incidence nationale de l’endophtalmie après chirurgie de la cataracte, de 0,0595 %, soit 112 cas sur 188151 chirurgies de la cataracte effectuées. Cependant, l’analyse de cette nouvelle population ne permit pas de mettre en évidence l’association d’un biomatériau avec le risque de survenue d’une endophtalmie. Il est important de noter que, dans cette étude, la répartition numérique des différents biomatériaux était très inégale (7872 PMMA posés contre 6059 HSM PMMA, 7413 Hydrogel, 21225 Silicone et 142574 Acryliques). De plus, les auteurs ne traitèrent pas séparément, dans leur analyse, les acryliques hydrophiles, des acryliques hydrophobes alors que leurs propriétés physicochimiques ne sont pas semblables. Une autre étude prospective fut publiée en 2003[20], incluant 12097 chirurgies de la cataracte randomisées en trois groupes : le groupe A (n=4003) avec implantation d’une lentille intraoculaire acrylique hydrophobe (MA60BM, Alcon) par une incision cornéenne temporale supérieure ; le groupe B (n=4052) avec implantation du même biomatériau par une incision cornéoslérale ; enfin le groupe C (n=4042) avec implantation d’une lentille intraoculaire en silicone (SI40NB, Allergan) par une incision cornéosclérale. Quinze cas d’endophtalmie furent diagnostiqués (11 cas dans le groupe A, 2 cas dans le groupe B, 2 cas dans le groupe C). L’analyse statistique ne permit pas de mettre en évidence une corrélation entre le type d’implant utilisé et le risque relatif d’endophtalmie entre les deux groupes comparables (groupes B et C), ceci probablement du fait du faible échantillonnage des deux groupes et du design de l’étude inadapté. La dernière étude prospective clinique en date a été publiée en 2007 par l’ESCRS Endophthalmitis Study Group [21]. Cette étude européenne prospective multicentrique randomisée avait pour objectifs de décrire les effets de différentes stratégies antibiotiques prophylactiques sur l’incidence de l’endophtalmie et d’identifier d’éventuels facteurs relatifs à cette complication. Sur les 16603 patients inclus, 29 endophtalmies furent diagnostiquées, dont 20 bactériologiquement prouvées. L’analyse statistique révéla que le biomatériau de l’implant intraoculaire constituait un facteur de risque stable et robuste d’endophtalmie. En particulier, les patients recevant un implant dont l’optique était en silicone avaient 3,13 fois plus de risques d’avoir une endophtalmie que ceux recevant un autre type d’implant intraoculaire (acrylique ou PMMA). Il est à noter que 74 % des patients reçurent un implant en acrylique contre 0,5 % en PMMA. L’étude ne distingua pas non plus, dans son analyse statistique, les implants acryliques hydrophiles des hydrophobes.

Ces différentes études prospectives tendent à signaler que le risque de survenue d’une endophtalmie serait plus élevé avec un implant intraoculaire en silicone, et moins élevé avec un implant en acrylique [19, 21]. Cependant, les mêmes réserves que celles évoquées au sujet des études épidémiologiques rétrospectives quant à ces conclusions sont à formuler. L’endophtalmie est en effet une complication multifactorielle avec des facteurs de risque dépendant du patient, du clinicien, de la procédure chirurgicale, du matériel implanté et des prophylaxies antibiotiques utilisées. Du fait de cette complexité et de l’imbrication de plusieurs facteurs de risque, les études cliniques épidémiologiques ne peuvent être suffisantes. La réalisation d’études expérimentales complémentaires reste nécessaire.

Études expérimentales in vitro
Études in vitro statiques

Peu d’études in vitro se sont intéressées à l’adhésion bactérienne sur les implants intraoculaires selon leur biomatériau (Tableau 1c) [22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37]. La première publication traitant de ce sujet date de 1993 avec Portoles et al. [22] qui analysèrent l’adhésion de trois souches bactériennes (Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa ) sur des implants intraoculaires en PMMA et PMMA hépariné. Ces derniers furent incubés dans les différentes solutions bactériennes durant uneheure et 30minutes à température ambiante puis observés en microscopie électronique. Les auteurs constatèrent que l’adhésion bactérienne, pour les trois souches bactériennes utilisées, fut supérieure sur les implants en PMMA versus ceux en PMMA hépariné. La plupart des études suivantes furent réalisées suivant le même protocole expérimental statique : les implants intraoculaires de biomatériaux différents sont plongés dans des solutions bactériennes puis l’adhésion bactérienne à leur surface est estimée. Les résultats de ces divers travaux sont cependant souvent contradictoires. Ainsi l’adhésion bactérienne semble, pour certains, supérieure sur les implants en silicone par rapport à ceux en PMMA [22, 27, 28, 30] alors que pour d’autres, la conclusion est différente avec une adhésion supérieure sur les implants en PMMA par rapport à ceux en silicone [31, 33, 34]. De même, la majorité des auteurs constate que l’adhésion bactérienne est supérieure sur les implants en PMMA versus ceux en PMMA hépariné [22, 24, 26, 30, 31] ; toutefois, d’autres équipes, certes moins nombreuses, donnent les résultats inverses [28]. L’adhésion semble ensuite plus basse sur les implants en hydrogel et en acrylique hydrophile [25, 28, 30, 31, 32, 35]. De même, l’adhésion bactérienne sur les implants intraoculaires en acrylique hydrophobe est généralement supérieure à celle observée sur les implants acryliques hydrophiles [32, 35]. La comparaison entre implants acryliques hydrophobes et implants en PMMA est moins aisée avec pour certains une adhésion supérieure sur les implants en PMMA [27, 29] et pour d’autres une adhésion supérieure sur ceux en acrylique hydrophobe [29, 33, 34, 35]. L’étude de Pinna et al. [29] est particulièrement intéressante. Les auteurs ont évalué l’adhésion d’une souche de Staphylococcus epidermidis sur des implants en PMMA versus des implants acryliques hydrophobes. Après une incubation de 3, 30 ou 90minutes, les implants furent prélevés et l’adhésion bactérienne fut évaluée par dénombrement bactérien et microscopie électronique. Les résultats furent différents suivant la durée d’incubation avec une adhésion bactérienne supérieure sur les implants acryliques hydrophobes à la 3e minute et une adhésion bactérienne supérieure sur les implants en PMMA à la 90e minute. Ainsi, l’adhésion bactérienne évaluée par dénombrement bactérien décroissait entre la 3e et la 90e minute d’incubation sur les implants acryliques hydrophobes, permettant d’évoquer une possible toxicité du matériau temps-dépendante envers les cellules bactériennes. Cette décroissance du nombre de bactéries ne fut absolument pas observée sur le groupe d’implants pourtant soumis aux mêmes conditions mais évalués en microscopie électronique : l’adhésion bactérienne y fut supérieure à tous les temps sur les implants en acrylique hydrophobe et aucune décroissance temps dépendante du nombre de bactéries adhérées ne fut observée. Une explication logique est que la microscopie électronique dénombre les bactéries vivantes cultivables, mais aussi les bactéries vivantes en souffrance non-cultivables et les bactéries mortes [31]. Ainsi, les bactéries peuvent adhérer davantage sur l’acrylique hydrophobe mais, du fait d’une possible toxicité de ce biomatériau, elles pourraient ne plus se diviser voire mourir, ne présentant alors plus de danger pour l’organisme receveur. Cette étude permet de constater également que les modifications des conditions expérimentales peuvent entraîner des modifications quant aux résultats attendus et ainsi rendre la comparaison entre les différentes études impossible.

En effet, nombre de contradictions dans l’adhésion bactérienne peuvent s’expliquer par des données expérimentales différentes :

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les souches bactériennes. Les espèces bactériennes ainsi que les souches utilisées par les auteurs diffèrent en générale toutes. Or les propriétés adhésives des bactéries varient aussi suivant la souche utilisée au sein d’une même espèce ;
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les conditions d’incubation (température, milieu nutritif) ;
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la durée d’incubation ;
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le type d’implant intraoculaire utilisé. Certaines études omettent de fournir des précisions importantes comme le modèle de l’implant intraoculaire utilisé. Or ceux-ci ont des propriétés physicochimiques très différentes même au sein de leur groupe de biomatériaux (cas des acryliques souples ou des silicones). En effet, Schroeder et al. [37] ont étudié l’adhésion bactérienne d’une souche de Staphylococcus epidermidis productrice de slime sur cinq différents implants intraoculaires en acrylique, trois en implants en PMMA, et trois implants intraoculaires en silicone de référence différente. Les auteurs n’obtinrent pas de différences statistiquement significatives relativement à l’adhésion bactérienne s’ils comparaient les groupes de biomatériaux entre eux (PMMA versus silicone versus acryliques). Cependant, l’adhésion bactérienne variait de façon statistiquement significative au sein d’une catégorie de biomatériau en fonction de la référence de l’implant. Ainsi l’implant Phac57T de Corneal en PMMA favorisait moins l’adhésion bactérienne que l’implant 14C d’AcriTec en PMMA. Ils n’observèrent pas de différence entre les implants en silicone testés. Dans le groupe des 5 acrylates étudiés, l’adhésion bactérienne était bien supérieure sur l’implant 43C-5 et plus faible sur l’implant 49S. Ces deux implants étaient pourtant en HEMA/MMA et étaient produits par la même compagnie ;
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les techniques de comptage bactérien. Le dénombrement bactérien ou méthode des UFC (Unités Formant Colonies) permet de détecter les bactéries viables et cultivables. La bioluminescence et la microscopie électronique à balayage permettent de compter les bactéries présentes qu’elles soient viables ou non, cultivables ou non [31].

La deuxième problématique de ces études in vitro est que les résultats peuvent difficilement être applicables en pratique clinique du fait de conditions expérimentales trop éloignées des conditions physiologiques intraoculaires. Or, nous savons que le comportement des bactéries est soumis aux variations de leur milieu environnant [38, 39, 40]. Une souche clinique prélevée sur un biomatériau infecté ne démontrera pas les mêmes capacités d’adhésion in vitro si les conditions de culture sont trop éloignées des conditions physiologiques [41]. La plupart des milieux utilisés dans ces études ont une composition beaucoup trop éloignée de celle de l’humeur aqueuse. Au niveau oculaire, les bactéries n’interagissent pas avec des milieux aussi riches. L’humeur aqueuse est un milieu pauvre ne permettant qu’une croissance lente des bactéries [42, 43]. De même, ces modèles ne prennent pas en compte certains facteurs intraoculaires tels que l’existence d’un flux de circulation de l’humeur aqueuse et le renouvellement des substances nutritives. En effet, l’humeur aqueuse est un milieu en perpétuel mouvement à l’intérieur de l’œil [44]. Sa circulation est responsable de modifications au niveau de la formation des biofilms du fait de l’apparition de turbulences et de forces de cisaillement s’exerçant à la surface des structures intraoculaires. De plus, son renouvellement constant (renouvellement total toutes les deux heures environ [45]) fournit un apport continu en substances nutritives permettant la survie et la multiplication des bactéries.

Études in vitro dynamiques

Seules deux études ont comparé l’adhérence bactérienne sur des implants intraoculaires dans des conditions dynamiques [40, 46] (Tableau 2). Dans la première étude publiée en 1998, Lundberg et al. [46] évaluèrent l’adhésion bactérienne de deux souches de Staphylococcus epidermidis sur des implants intraoculaires en PMMA et en PMMA hépariné. Les implants intraoculaires étaient pré-incubés pendant 1heure dans du liquide céphalorachidien ou pendant 12heures dans du liquide céphalorachidien auquel était ajouté 0,50 % de plasma. Le liquide céphalorachidien d’origine humaine avait été choisi du fait de sa composition protéique (vitronectine, fibronectine) proche de celle de l’humeur aqueuse. Les implants intraoculaires étaient ensuite incubés durant 2heures à 37°C en présence de la solution de Staphylococcus epidermidis . L’adhésion bactérienne était estimée par bioluminescence et par microscopie à fluorescence. Les auteurs n’observèrent pas de différence quant à l’adhésion bactérienne entre les implants en PMMA et en PMMA hépariné ayant été pré incubé pendant 1heure dans le liquide céphalorachidien. Cependant, l’adhésion bactérienne fut supérieure sur les implants en PMMA pré-incubés pendant 12heures dans le liquide céphalorachidien associé à 0,50 % de plasma par rapport à ceux en PMMA hépariné pré-incubés dans les mêmes conditions. Dans cette étude, les auteurs se rapprochent des conditions physiologiques oculaires en adaptant la composition de son milieu et en instaurant un débit de renouvellement des substances nutritives. Cependant l’ajout de plasma au liquide céphalorachidien enrichit le milieu en quadruplant la concentration en protéines. De même, le renouvellement du substrat est effectué toutes les 17minutes environ, soit 6,5 fois plus rapidement que dans l’œil. Les auteurs ont aussi souhaité prendre en considération l’influence de l’adsorption protéique à la surface des implants intraoculaires et celle du biomatériau dans le processus d’adhésion bactérienne. Mais en modifiant à la fois la durée de pré-incubation et la richesse du milieu et en ne comparant pas l’adsorption protéique à la surface des différents implants intraoculaires, ils ont introduit un facteur de confusion rendant l’interprétation des résultats plutôt difficile. La deuxième étude in vitro traitant de l’adhésion bactérienne sur les implants intraoculaires a été récemment réalisée sur un modèle d’étude dynamique créé dans le but de reproduire les conditions physiologiques intraoculaires (composition de l’humeur aqueuse, vitesse des mouvements l’animant, température) [40]. Le modèle était constitué d’une boucle tubulaire en Tygon® connectée à une fiole destinée à contenir les implants intraoculaires. Le long de cette boucle, trois septa permettaient l’arrivée de l’humeur aqueuse de synthèse, son élimination, et l’inoculation de la suspension bactérienne (solution de Staphylococcus epidermidis dont l’inoculum était ajusté afin d’obtenir une concentration bactérienne dans le circuit de 108CFU/mL). Deux pompes permettaient d’une part la circulation de l’humeur aqueuse dans le circuit (vitesse identique à celle observée dans l’œil humain) et d’autre part le renouvellement complet du milieu nutritif toutes les deux heures, (débit reproduisant les conditions physiologiques intraoculaires). La fiole contenant les implants intraoculaires était placée dans un bain-marie à 34°C [40]. Les implants intraoculaires de biomatériaux différents (PMMA, silicone, acryliques hydrophile et hydrophobe) étaient placés dans le bioréacteur, puis prélevés au bout de 12heures à 72heures d’incubation. Les microorganismes adhérents étaient comptés par dénombrement bactérien. Le modèle permit d’obtenir et d’étudier l’adhésion bactérienne et la cinétique complète de formation d’un biofilm à Staphylococcus epidermidis sur quatre biomatériaux différents. L’adhésion bactérienne fut, de façon statistiquement significative, plus élevée sur les implants en silicone ; puis de façon décroissante sur les implants en acrylique hydrophobe, en PMMA et en acrylique hydrophile [40].

Études in vivo

Une seule étude in vivo traitant de l’adhérence et de la croissance bactériennes sur différents implants intraoculaires a été publiée (Tableau 3). Différents biomatériaux ont été étudiés : PMMA, HSM PMMA, silicone, acrylique hydrophobe et hydrogel [47]. Les implants intraoculaires furent infectés par une souche de Staphylococcus epidermidis puis implantés au cours d’une chirurgie de la cataracte dans la chambre antérieure de porcs vivants. Les porcs domestiques furent choisis du fait de la similarité entre le volume de la chambre antérieure et la composition de l’humeur aqueuse porcine et humaine. L’explantation eut lieu après 24heures, 72heures ou 1 semaine d’incubation. Le comptage bactérien fut pratiqué sur chaque lentille intraoculaire explantée. Les résultats furent exprimés sous forme de rapport entre le comptage bactérien lors de l’implantation et celui effectué lors de l’explantation. Un rapport positif indiquait une croissance bactérienne sur la surface de l’implant tandis qu’un rapport négatif signifiait que la quantité de bactéries adhérentes avait diminué avec le temps. Seulement deux matériaux, le PMMA hépariné et le silicone présentèrent un rapport positif favorisant donc la croissance bactérienne. Les autres matériaux affichèrent un rapport négatif avec un déclin de la population bactérienne à leur surface. Seul l’hydrogel présenta un ratio d’emblée négatif à 24heures. En conclusion, l’adhérence bactérienne puis la colonisation bactérienne furent plus importantes sur le silicone, puis par ordre décroissant sur le PMMA hépariné, l’acrylique hydrophobe, le PMMA fluoré et enfin l’hydrogel.

Conclusion

Toutes les études épidémiologiques et expérimentales exposées montrent que l’adhésion bactérienne est bien variable suivant le biomatériau composant l’implant intraoculaire. Mêmes si les conditions méthodologiques et expérimentales diffèrent et rendent difficile la comparaison des résultats, de grandes constantes peuvent être extraites de ces données. Ainsi, il semblerait que certains biomatériaux tels que le silicone soient associés à une adhésion bactérienne plus importante et à un risque relatif d’endophtalmie supérieur. D’un point de vue expérimental, des biomatériaux tels que le silicone et l’acrylique hydrophobe, matériaux les plus hydrophobes, favoriseraient l’adhésion bactérienne de façon statistiquement significative comparativement à d’autres biomatériaux tels que l’hydrogel ou l’acrylique hydrophile, polymères les plus hydrophiles. Il semble que cette affinité pour l’un ou l’autre des biomatériaux soit surtout explicable par l’analyse de leur caractère hydrophile/hydrophobe dominant les autres forces gouvernant les interactions entre une bactérie et un support. Cependant, toutes ces études restent insuffisantes et ne permettent pas d’associer formellement un biomatériau à un risque plus élevé d’endophtalmie. L’adhésion bactérienne et la formation d’un biofilm sur un support sont des processus extrêmement complexes dépendants de variables multiples. Tous les mécanismes conduisant à partir d’une adhésion bactérienne sur un implant intraoculaire au développement d’une endophtalmie ne sont pas encore élucidés. Des études complémentaires restent donc nécessaires.

Conflit d’intérêt

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêt à déclarer en lien avec l’article.

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