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Thèse Année : 2022

Cold atmospheric plasma stimulates macrophage killing of bacterial pathogens

Le plasma atmosphérique froid stimule l'élimination de bactéries pathogènes par les macrophages

Océane Blaise
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1341411
  • IdRef : 270027041

Résumé

Management of thermal burn-injured patients is a challenging field for care units with millions of adults and children concerned worldwide. Important advances over the past decade have occurred in resuscitation, burn wound management or reconstruction. However, patients with severe burns still face disabling consequences such as hypertrophic scars and a high risk of infections and sepsis. Cold atmospheric plasma (CAP) is a partially ionised gas delivering a mixture of reactive oxygen and nitrogen species which favour wound healing and have antimicrobial properties.This PhD study aimed to understand the underlying mechanisms that are responsible for beneficial effects during wound infections specifically on macrophages immune cells. First, we demonstrated in vitro that CAP treatment resulted in a significant decrease in bacterial load for two types of Staphylococcus aureus strains (methicillin-resistant and sensitive: MSSA, MRSA) during their internalization by macrophages. Then, we shown that the enhancement killing of S. aureus by macrophages is mediated by oxidative mechanisms and that CAP promotes phagosome maturation into acidic degradative vesicle. Second, we reported a positive correlation between antibacterial action of CAP and activation of phagocyte NADPH oxidase (NOX2) machinery in two and three-dimensional models of cutaneous infection.In addition, to its antimicrobial effects, CAP is a positive regulator of cutaneous wound healing as shown in an in vivo murine mouse model infected with S. aureus. Finally, the ultimate goal of the project is to treat either uninfected or infected full-thickness burn wounds. Thus, a plasma device has been developed to treat wounds with large surface area. For the first time, this new prototype will be used in porcine model of full-thickness burn wound reconstructed with partial-thickness allografts. This study demonstrated the therapeutic potential of CAP on infected tissue repair. Investigation on tissue repair are promising and further investigations and will be completed by other studies
La prise en charge des patients souffrant de brûlures thermiques est un domaine complexe pour les unités de soins avec des millions d’adultes et d’enfants concernés dans le monde entier. Des progrès importants ont été réalisés au cours de la dernière décennie en matière de réanimation, de traitement des plaies ou de reconstruction. Cependant, les patients souffrant de brûlures graves font toujours face à des conséquences invalidantes comme des cicatrices hypertrophiques et surtout un risque élevé d’infections et de septicémie mortelle. Les plasmas froids (CAP) sont des gaz partiellement ionisés qui favorisent la cicatrisation des plaies et ont des propriétés antimicrobiennes. L’objectif de cette thèse vise à comprendre les mécanismes sous-jacents responsables des effets bénéfiques lors des infections des plaies avec un intérêt particulier pour les macrophages.Premièrement nous avons démontré in vitro que le traitement par CAP engendrait une diminution significative de la charge bactérienne pour deux types de souches de Staphylococcus aureus (sensible et résistante à la méthicilline : MSSA, MRSA) lors de leur internalisation par les macrophages. Nous avons ensuite montré que l’amélioration de la destruction de S. aureus par les macrophages est médiée par des mécanismes oxydatifs et que CAP favorise la maturation des phagosomes en vésicules de dégradation. Deuxièmement, nous avons montré une corrélation positive entre l’action antibactérienne de CAP et l’activation du complexe NADPH oxydase (NOX2), dans des modèles cellulaires et tridimensionnels d’infection cutanée.CAP est également un régulateur positif de la cicatrisation cutanée, comme le montre les résultats obtenus avec notre modèle murin infecté par S. aureus.Enfin, le but ultime du projet est de traiter des modèles de plaies de brûlure infectées plus complexes tels que des porcs pour les études précliniques permettant de se rapprocher de l’Homme. Ainsi, un dispositif à plasma a été développé pour traiter de plus grandes surfaces et a été utilisé pour la première fois in vivo pour une étude pilote sur modèle porcin.Cette étude a démontré le potentiel thérapeutique de CAP sur la réparation des tissus infectés. Les résultats dans le domaine de la cicatrisation cutanée sont prometteurs et seront complétées par d'autres études.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04416285 , version 1 (25-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04416285 , version 1

Citer

Océane Blaise. Cold atmospheric plasma stimulates macrophage killing of bacterial pathogens. Cellular Biology. Institut Polytechnique de Paris, 2022. English. ⟨NNT : 2022IPPAX121⟩. ⟨tel-04416285⟩
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