PHYSIOPATHOLOGIE ET PRÉVENTION DES INFECTIONS SUR MATERIELS TRANSCUTANÉ EN NEUROCHIRURGIE

par Roman Mounier

Thèse de doctorat en Pathologie et recherche clinique

Sous la direction de Gilles Dhonneur.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé , en partenariat avec Groupes de recherche Clinique (laboratoire) .


  • Résumé

    Les dispositifs médicaux sont de plus en plus utilisés, notamment en milieu neurochirurgical. Leur principal risque est l'infection. Les infections sur matériel sont peu connues. Elles peuvent mettre la vie du patient en jeu, ou aggraver leur pronostic. Leur coût est important. La prévention de ces infections est donc une priorité. Celle-ci semble avoir une efficacité limitée malgré de nombreux efforts. Probablement parce que la physiopathologie de la colonisation de ces dispositifs et des infections associées est mal connue. Des connaissances et techniques récentes offrent un éclairage nouveau. Nous avons étudié 2 types de dispositifs intracérébraux et transdermiques : les dérivations ventriculaires externes et les capteurs de pression intracérébraux, les premiers connus pour être associés aux infections à l'inverse des seconds. Nous avons tout d'abord décrit l'histoire naturelle des infections des dérivations sous traitement antibiotique adapté. Nous avons décrit leur épidémiologie, leur pronostic et facteurs de risque de mauvaise évolution. Nous avons comparé les infections liées à des bactéries pathogènes et celles dues aux germes commensaux comme les Staphylococcus à coagulase négative. Les infections à germes commensaux se caractérisaient par une faible inflammation sans retentissement sur le pronostic. Puis nous nous sommes penchés sur la colonisation et l'infections de ces dérivations et des capteurs de pression. La colonisation des dispositifs évaluées par la culture était faible, alors qu'elle était omniprésente en microscopie électronique ou en PCR 16s, et ce dès les premiers jours. La colonisation, universelle, n'est donc plus suffisante pour expliquer l'infection. L'analyse de la diversité bactérienne a montré une certaine diversité pour les capteurs de pression (notamment par rapport aux matériaux implantés non transdermiques), et que les antibiotiques diminuaient l'homogénéité (evenness) de la communauté microbienne. Nous n'avons pas pu dégager de modification d'espèce ou de diversité associée à l'infection. Mais l'analyse des PCR 16s est encore en cours pour nos dérivations. Nous avons aussi étudié l'efficacité des dérivations imprégnées d'antibiotiques devant l'observation d'infection à des germes sensibles à ces antibiotiques. Nous avions déjà montré la forte présence de biofilm, qui pouvait expliquer ce phénomène grâce à sa tolérance. Mais nous avons aussi testé l'efficacité résiduelle des dispositifs imprégnés et avons constaté une activité antimicrobienne bien plus courte que rapportée par les études ex vivo. Ainsi ce type de dispositifs semble inefficace et potentiellement dangereux en induisant une dysbiose. Les études cliniques ne leur trouvant pas de bénéfices mais des infections avec des germes plus résistants. La colonisation, notamment par du biofilm, semble inévitable pour les dispositifs transdermiques exposés en permanence à une forte densité bactérienne. Les études futures permettront une meilleure analyse du microbiote cutané, sa stabilité et sa résilience, et peut-être que demain sera fait de « bio » dérivations, recouverte du biofilm provenant du microbiote sain du patient.

  • Titre traduit

    Pathophysology and prevention of neurosurgical Transcutaneous Device-associated infections


  • Résumé

    Medical devices are increasingly used, especially in the neurosurgical environment. Their main risk is infection. Device-associated infections are little known. They can put the patient's life at risk, or worsen their outcome. Their cost is important. Prevention of these infections is therefore a priority. However, it seems to have limited effectiveness despite many efforts. Probably because the pathophysiology of colonization and associated infections of these devices is poorly understood. New knowledge and techniques shed a new light. We studied two types of intracerebral and transdermal devices: external ventricular drain and intracerebral pressure sensors, the first known to be associated with infections in contrast to the second. We first described the natural history of drain infections under appropriate antimicrobial treatment. We described their epidemiology, their outcome, and risk factors for poor outcome. We compared infections related to pathogenic bacteria and those due to commensal germs such as coagulase-negative Staphylococci. Commensal germs infections were characterized by low inflammation, with no effect on outcome. Then we focused on the colonization and infections of these drains and pressure sensors. Colonization of the devices evaluated by standard culture was low, whereas it was ubiquitous in electron microscopy or 16s PCR, and this within the first days. Thus colonization, universal, is no longer sufficient to explain the infection. Analysis of bacterial diversity showed some diversity for pressure sensors (especially compared to non-transdermal implanted materials), and that antibiotics decreased the evenness of the microbial community. We were unable to identify a change in species or diversity associated with infection. But our 16s PCR analysis is still in progress for the drains. We also studied the effectiveness of antibiotic-impregnated external ventricular drains, after observing infections with germs susceptible to these antibiotics. We had already shown the strong presence of biofilm, which could explain this phenomenon due to induced tolerance. But we also tested the residual efficacy of antimicrobial-impregnated devices and found a much shorter antimicrobial activity than reported by ex vivo studies. Thus, this type of device seems ineffective and possibly dangerous due to induced dysbiosis. Clinical studies do not find them beneficial, but rather show infections with more resistant germs. Colonization, especially by biofilm, seems inevitable for transdermal devices permanently exposed to high bacterial density. Future studies will allow a better analysis of the cutaneous microbiota, its stability and its resilience, and maybe tomorrow will be made of "bio" derivation, covered with the biofilm coming from the patient ‘s healthy microbiota.