Summary

Un modèle d’infection à Candida albicans d’articulation périprothétique chez la souris

Published: February 02, 2024
doi:

Summary

L’infection de l’articulation périprothétique (PJI) causée par des agents pathogènes dangereux est fréquente en orthopédie clinique. Les modèles animaux existants ne peuvent pas simuler avec précision la situation réelle de PJI. Ici, nous avons établi un modèle murin de PJI associé au biofilm de Candida albicans pour la recherche et le développement de nouvelles thérapies pour la PJI.

Abstract

L’infection articulaire périprothétique (PJI) est l’une des infections courantes causées par Candida albicans (C. albicans), qui inquiète de plus en plus les chirurgiens et les scientifiques. En général, des biofilms qui peuvent protéger C. albicans des antibiotiques et de la clairance immunitaire se forment au site de l’infection. La chirurgie impliquant le retrait de l’implant infecté, le débridement, le traitement antimicrobien et la réimplantation est l’étalon-or pour le traitement de la PJI. Ainsi, l’établissement de modèles animaux de PJI est d’une grande importance pour la recherche et le développement de nouveaux médicaments ou traitements pour la PJI. Dans cette étude, un fil lisse en alliage nickel-titane, un implant largement utilisé dans les cliniques orthopédiques, a été inséré dans l’articulation fémorale d’une souris C57BL/6 avant que C. albicans ne soit inoculé dans la cavité articulaire le long du fil. Après 14 jours, des biofilms matures et épais ont été observés à la surface des implants sous un microscope électronique à balayage (MEB). Une trabécula osseuse significativement réduite a été trouvée dans la coloration H&E des échantillons d’articulations infectés. En résumé, un modèle PJI murin présentant les avantages d’une utilisation facile, d’un taux de réussite élevé, d’une répétabilité élevée et d’une corrélation clinique élevée a été établi. On s’attend à ce qu’il s’agisse d’un modèle important pour les études cliniques sur la prévention de l’ICP liée au biofilm de C. albicans.

Introduction

Candida albicans (C. albicans) réside commensalement dans de nombreuses parties du corps humain1, qui est également l’agent pathogène opportuniste le plus courant qui provoque des infections fongiques invasives potentiellement mortelles, en particulier chez les patients immunodéprimés 2,3. C. albicans peut passer de l’état de levure à l’état de mycélium en tant que champignon polymorphe. L’état mycélium présente une virulence plus élevée, une adhérence plus forte et une invasion des cellules et des tissus 4,5. En outre, C. albicans peut former des biofilms sur les surfaces des matériaux biomédicaux tels que les prothèses dentaires, les cathéters et les stents 1,6,7. La structure tridimensionnelle dense des biofilms limite l’infiltration des médicaments antifongiques, exprime les gènes résistants aux médicaments et régule à la baisse le métabolisme des cellules fongiques pour résister à la clairance du système immunitaire 6,7. Par conséquent, les infections liées aux biofilms sont assez difficiles dans les cliniques8.

Staphylococcus aureus, staphylocoque à coagulase négative et entérobactérien sont les principaux agents pathogènes responsables de la PJI9. Bien que l’incidence de l’ICP fongique soit relativement faible (environ 1 %)10, le coût du traitement de l’ICP fongique est plus élevé11, le cycle de traitement est plus long11 et le taux de réussite du traitement est inférieur10 à celui de l’ICP bactérienne. Au cours des dernières années, l’incidence de l’IPAD fongique a augmenté d’année en année10. La PJI de Candida représente de 77 % à 84 % des PJI10,12 fongiques, et C. albicans est la plus fréquente chez Candida (54 %). Par conséquent, la PJI fongique doit être étudiée.

À l’heure actuelle, la PJI est traitée par chirurgie de révision par (1) le retrait de l’implant infecté, (2) le débridement, (3) le traitement antimicrobien et (4) la réimplantation. Après un débridement complet, un antibiotique contenant du ciment osseux est placé et le patient est traité avec des antibiotiques par voie systémique pendant plus de 6 semaines pour contrôler efficacement l’infection avant qu’un nouvel implant ne soit placé13. Cependant, cette méthode ne peut pas éliminer complètement les agents pathogènes dans les tissus, et les infections récurrentes traitées par un traitement antimicrobien à long terme sont très susceptibles de se développer dans les souches résistantes aux médicaments 14,15,16.

L’établissement de modèles animaux de PJI est important pour la recherche et le développement de nouveaux médicaments ou traitements pour la PJI. Dans le développement de la PJI, de grands espaces morts se forment autour de la prothèse, conduisant à la formation d’hématomes, qui bloquent davantage l’approvisionnement en sang des tissus environnants et altèrent l’effet des antibiotiques11,15. En raison de la difficulté d’imiter l’environnement de la prothèse, les modèles animaux traditionnels ne peuvent pas simuler avec précision la situation réelle de PJI17,18.

Dans cet article, un modèle PJI associé au biofilm de C. albicans chez la souris a été construit en utilisant un fil de titane-nickel largement utilisé en clinique pour simuler des implants articulaires19,20. Ce modèle PJI présente les avantages d’une utilisation facile, d’un taux de réussite élevé, d’une répétabilité élevée et d’une corrélation clinique élevée. On s’attend à ce qu’il s’agisse d’un modèle important pour l’étude de la prévention et du traitement de la PJI liée au biofilm de C. albicans.

Protocol

Les animaux ont été achetés à l’Université Jiaotong de Xi’an. Toutes les procédures d’expérimentation animale ont été approuvées par le Comité institutionnel d’éthique animale de l’Université Jiaotong de Xi’an (numéro d’approbation : SCXK [Shaanxi] 2021-103). Les souris ont été gardées pendant une semaine avec 5 souris par cage. Ils ont eu libre accès à la nourriture et à l’eau. Les animaux ont été maintenus à température ambiante (RT ; 24 °C ± 1 °C) et à un cycle lumière/obs…

Representative Results

Le transfert des échantillons sur un milieu plaque et le comptage des colonies après une nuit d’incubation sont couramment utilisés pour évaluer la charge pathogène locale près de la lésion22,23. Dans notre étude, la culture microbienne d’échantillons de foie, de rein et de rate était négative, ce qui indique que le modèle de cette étude n’a conduit qu’à une infection locale au lieu d’une infection systémique chez les souris<sup class="xr…

Discussion

L’infection causée par la contamination des instruments chirurgicaux ou de l’environnement chirurgical pendant la chirurgie est la principale raison de la plupart des infections implantaires 24,25,26,27. Par conséquent, un modèle PJI lié au biofilm de C. albicans de souris a été construit dans cette étude. Par rapport au modèle PJI traditionnel dans lequel des particules d?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous sommes reconnaissants du soutien financier de la Fondation des sciences naturelles de la province du Shaanxi (numéro de subvention 2021SF-118) et de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (numéros de subvention 81973409, 82204631).

Materials

0.5 Mactutrius turbidibris Shanghai Lujing Technology Co., Ltd 5106063
4 °C refrigerator Electrolux (China) Electric Co., Ltd ESE6539TA
Agar Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-023
Analytical balances Shimadzu ATX124
Autoclaves Sterilizer SANYO MLS-3750
Carbenicillin Amresco C0885
Eclipse Ci Nikon upright optical microscope  Nikon Eclipse Ts2-FL
Glucose Macklin  D823520
Inoculation ring Thermo Scientific 251586
Isoflurane RWD 20210103
NaCl Xi'an Jingxi Shuanghe Pharmaceutical Co., Ltd 20180108
Paraformaldehyde Beyotime Biotechnology P0099
Peptone Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-001
RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine  RWD R550
SEM Hitachi TM-1000
Temperature incubator Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd ZQTY-50N
Ultrapure water water generator Heal Force NW20VF
Ultrasound machine Do-Chrom DS10260D
Yeast extract Thermo Scientific Oxoid LP0021B

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Cite This Article
Yang, C., Zhang, J., Mo, F., Zhang, P., Li, Q., Zhang, J. A Periprosthetic Joint Candida albicans Infection Model in Mouse. J. Vis. Exp. (204), e65263, doi:10.3791/65263 (2024).

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