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"Impact des ions Cobalt sur le pouvoir bactéricide des neutrophiles humains" par Samira DAOU

Discipline : Bactériologie, Laboratoire : EPIM - EA 3647 - Physiopathologie et diagnostic des infections microbiennes

Résumé :
L’infection sur prothèse totale de hanche métal-métal est une complication redoutable. En dépit de nombreux avantages, le couple de frottement MM présente l’inconvénient de produire des ions cobalt (Co2+) dans les tissus péri prothétiques, riches en PNN. La concentration de Co2+ dans ces tissus est inconnue. En revanche, la concentration sanguine chez ces patients est de l’ordre de 20nM. Les effets biologiques du Co2+ restent encore controversés. Dans ce travail, nous avons tout d’abord mesuré les concentrations péri prothétiques de Co2+ chez des patients porteurs d’une PTH MM puis nous avons déterminé si, à ces concentrations, le Co2+ altère le pouvoir bactéricide des PNN humains en inhibant le canal proton Hv1. Ce canal est chargé de maintenir la production d’anions superoxyde par la NADPH oxydase afin de tuer les agents pathogènes.
La concentration moyenne de Co2+ dans les tissus péri prothétiques était de 53 μM (0,09-410 μM, SD 94 μM). A ces concentrations, le Co2+ altère l’activité bactéricide in vitro des neutrophiles humains en inhibant le canal proton. En effet, les résultats indiquent que le Co2+ diminue les courants protons Hv1, réduit la capacité des PNN humains à alcaliniser leur cytoplasme ainsi qu’à produire des anions superoxyde. Il en résulte alors une diminution des capacités des neutrophiles humains à tuer in vitro une souche clinique et commensale de S. epidermidis.
En conclusions, nos résultats indiquent que le Co2+ libéré par les PTH MM inhibe les canaux proton Hv1, ce qui pourrait alors favoriser la survenue d’infection sur ces prothèses.     

Abstract:
Infection by Staphylococcus epidermidis is a devastating complication of metal-on-metal (MM) total hip arthroplasty (THA). Neutrophils are the first line of defense against infection, and these innate immune cells are potentially exposed to Co(2+) ions released in the peri-prosthetic tissue by the wear of MM THA. The toxicity of Co(2+) is still debated, but Co(2+) is a potential inhibitor of the Hv1 proton channel that sustains the production of superoxide by neutrophils. In this study, we show that the Co(2+) concentration in peri-prosthetic tissue from patients with MM THA averages 53 μM and that such high concentrations of Co(2+) alter the antibacterial activity of human neutrophils in vitro by inhibiting Hv1 proton channels. We show that submillimolar concentrations of Co(2+) inhibit proton currents, impair the extrusion of cytosolic acid, and decrease the production of superoxide in human neutrophils. As a result, Co(2+) reduces the ability of human neutrophils to kill two strains of Staphyloccocus epidermidis by up to 7-fold at the maximal concentration tested of 100 μM Co(2+). By inhibiting proton channels, the Co(2+) ions released by metal prostheses might therefore promote bacterial infections in patients with metal-on-metal total hip arthroplasty.

Informations complémentaires
Olivier NUSSE, Professeur des Universités, Université Paris Sud 11, Orsay – Rapporteur
Marie−Anne GOUGEROT−POCIDALO, Directeur de recherche, Hôpital Bichat−Claude Bernard, Paris– Rapporteur
Louis BERNARD, Professeur des Universités, Hôpital Bretonneau, Tours - Directeur de thèse
Bernard MIGNOTTE, Professeur des Universités à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines – Examinateur
Jean-Louis HERRMANN, Professeur des Universités−Praticien Hospitalier, Hôpital Raymond Poincaré, Garches – Examinateur
Nicolas DEMAUREX, Professeur des Universités à l’Université de Genèvre – Examinateur