FR2852513A1 - Combinaison d'antibiotiques gentamicine/clindamycine et ses applications aux ciments orthopediques curatifs - Google Patents

Abstract

la présente invention concerne un nouveau moyen de lutte contre les infections notamment post-opératoires sur des substrats non physiologiques ou des substrats physiologiques, lequel moyen de lutte n'étant pas exclusivement fondé sur des effets bactéricides ou bactériostatiques à l'encontre des bactéries pathogènes cibles.Selon l'invention, on utilise une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamici-ne et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, à titre d'agent de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat non physiologique, à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilms sur ce substrat, dans un ciment chirurgical ou à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilm sur ce substrat, pour la préparation d'un ciment chirurgical/orthopédique thérapeutique, de type e.g. ciment osseux "acrylique".

Description

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Combinaison d'antibiotiques gentamicine/clindamycine et ses applications aux ciments orthopédiques curatifs
Le domaine technique de l'invention est celui du traitement thérapeutique (curatif) des infections humaines ou animales (en particulier osseuses, et plus particulièrement encore orthopédiques). Les infections concernées sont généralement des infections postopératoires survenant dans le cadre de chirurgies dans lesquelles on a recours à des prothèses ou des implants permanents ou temporaires. Il peut s'agir en particulier d'actes de chirurgies osseuses telles que par exemple des arthroplasties articulaires. Les biomatériaux constituant ces implants et ces prothèses constituent des substrats adhésifs propices à la fixation des bactéries pathogènes. Cette fixation donne lieu à la formation d'un biofilm constituant un véritable microenvironnement favorable à la prolifération desdites bactéries pathogènes.

La présente invention concerne de nouveaux moyens de traitements thérapeutiques (curatifs, c'est-à-dire non prophylactiques) de lutte contre ces infections e. g. orthopédiques, en particulier sur prothèses notamment articulaires. Ces nouveaux moyens thérapeutiques ont pour cible les phénomènes d'adhérence bactérienne sur les substrats physiologiques (par exemple les os) et non physiologiques (implants, prothèses) et de formation de biofilms sur de tels substrats.

Les composés pharmaceutiques concernés par l'invention sont des antibiotiques.

Conformément à l'invention, les compositions susceptibles de contenir ces nouveaux actifs thérapeutiques (curatifs) sont de préférence des ciments chirurgicaux/orthopédiques et plus préférentiellement encore des ciments acryliques.

Ainsi, la présente invention vise plus précisément, mais limitativement, une nouvelle utilisation d'une combinaison connue d'antibiotiques.

Chaque procédure chirurgicale majeure impliquant la mise en place in vivo d'implant ou de prothèse est susceptible de générer un foyer infectieux sur les substrats en biomatériaux que constituent ces implants et prothèses.

A titre illustratif mais non limitatif, il convient de relever que les infections postopératoires représentent l'une des principales complications des arthroplasties articulaires. Elles en diminuent souvent le bénéfice fonctionnel et représentent un risque non négligeable pour la survie des patients.

Le taux d'infections post-opératoires est par exemple estimé par certains auteurs, à environ 3 % pour le genou et à environ 2 % pour la hanche, en matière d'arthroplastie articulaire. Plus généralement, il est fait mention dans la littérature de taux d'infections post-opératoires pouvant atteindre 12 %, dès lors que l'on prend en compte toutes les procédures chirurgicales majeures au terme desquelles les patients sont porteurs de

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matériels (cathéters, stimulateurs cardiaques, chambres implantables, prothèses...) : voir la référence bibliographique 1 identifiée ci-après.

Les contaminations peuvent être pré-opératoires, per-opératoires ou bien encore post-opératoires.

Les germes en cause sont souvent des staphylocoques coagulase négative (S. epidermidis) ou coagulase positive (S. aureus). Plus rarement, les germes incriminés sont des bacilles Gram négatif ou des anaérobies.

Pour lutter contre ces infections post-opératoires, les praticiens appliquent des normes (sanitaires) d'asepsie de plus en plus strictes et ne cessent de faire progresser la maîtrise des techniques opératoires. On a également recours à une prophylaxie antibiotique aussi adaptée que possible.

S'agissant des traitements curatifs, il est à noter qu'en matière d'arthroplastie articulaire, une infection développée sur une prothèse articulaire est presque toujours synonyme d'échec. Selon certaines estimations, le coût d'une prothèse infectée est environ 5 fois supérieur au coût d'une prothèse non infectée.

Ainsi, en cas d'infection sur prothèse, il convient d'effectuer tout d'abord le traitement curatif de l'épisode infectieux puis ensuite la restauration fonctionnelle de l'articulation.

Dans tous les cas, le parage (excision opératoire de tous les tissus infectés ou nécrosés) et une antibiothérapie adaptée constituent les deux premières étapes incontournables du traitement curatif.

La restauration fonctionnelle nécessite, dans certaines circonstances, le maintien, mais beaucoup plus communément, le remplacement des composants prothétiques en un ou deux temps. Pour une reprise en un temps, une nouvelle prothèse est implantée et le traitement est complété par une antibiothérapie par voie générale lors d'une seule et même opération. Pour une reprise en deux temps, un premier temps de latence (de quelques semaines à plusieurs mois) est observé. Pendant cette période, l'espace laissé vide par la prothèse infectée et retirée, est comblé au moyen d'un ciment chirurgical/orthopédique ("spacer"). L'infection est traitée par une antibiothérapie systémique locale (bille de ciment antibiotique ou spacer antibiotique). Le deuxième temps correspond à la mise en place d'une nouvelle prothèse lorsque les signes d'infection ont totalement disparus. Cette technique ne peut toutefois s'adresser qu'à des patients dont l'état général permet de subir deux opérations en quelques mois, avec la nécessité dans la plupart des cas, de rester aliter dans l'intervalle. Cette contrainte disqualifie bien souvent les populations âgées qui sont pourtant celles concernées par cette chirurgie arthroplastique articulaire.

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Il apparaît donc : # que les traitements prophylactiques systémiques (en particulier à l'aide d'antibiotiques) sont souvent insuffisants pour éradiquer ces problèmes d'infections post-opératoires en chirurgie prothétique, # et que les traitements curatifs sont uniquement basés sur l'exérèse et sur l'antibiothérapie à visée bactéricide et bactériostatique.

Le vecteur ou le support de diffusion des antibiotiques actifs peut être un ciment chirurgical injectable ou réticulable du type de celui décrit par exemple dans la référence 2 identifiée ci-après. Cette référence 2 concerne un ciment chirurgical injectable ou réticulable comprenant du phosphate de calcium et un antibiotique cationique sous la forme d'un sel, par exemple le sulfate de gentamicine, ledit ciment permettant une libération prolongée de l'antibiotique. Cela est présenté comme constituant une amélioration par rapport aux ciments extérieurs chargés en antibiotique et connus pour libérer rapidement ce dernier.

La référence 3 identifiée ci-après divulgue un procédé de préparation d'un ciment osseux acrylique, c'est-à-dire à base de polymères constitués d'unités ester acrylique et/ou méthacrylique. Selon ce procédé, on mélange un composant solide de nature polymère acrylate et/ou méthacrylate associé à un ou plusieurs composés pharmaceutiquement actifs, avec un composant liquide à base de monomères acrylates et/ou méthacrylates en solution dans un solvant organique choisi dans un groupe spécifique de solvants. L'agent pharmaceutique peut être un antibiotique tel que la gentamicine ou la clindamycine.

Dans les références 2 et 3, aucune mention autre que la qualité d'antibiotique n'est faite vis-à-vis des produits pharmaceutiquement actifs considérés.

Par ailleurs, la Société Biomet-MERCK commercialise un ciment chirurgical radioopaque contenant de la gentamicine et de la clindamycine, sous la marque déposée Copal.

Ce produit est décrit comme un ciment chirurgical à durcissement rapide contenant de la gentamicine et de la clindamycine et destiné à être utilisé pour sceller des prothèses en chirurgie osseuse. Les antibiotiques contenus dans ce ciment sont destinés à empêcher la colonisation de la prothèse et des tissus avoisinants par des germes sensibles à la gentamicine et/ou à la clindamycine. Il est donc clair que l'on a exclusivement recours dans ce ciment connu aux propriétés bactéricides et bactériostatiques de la gentamicine et/ou de la clindamycine. Cette combinaison gentamicine et clindamycine est décrite comme ayant un effet synergique et comme permettant d'accroître le potentiel antibiotique, la clindamycine étant connue pour élargir le spectre bactérien cible aux streptocoques et aux bactéries anaérobies.

Dans les références 1, 4, 5 et 6 identifiées, l'auteur A. G. GRISTINA décrit depuis plus de vingt ans le phénomène d'infection (comme une course à la surface) sur les

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substrats non physiologiques, de même que l'existence d'une zone immunodéprimée autour du substrat non physiologique (implant/prothèse) qui pourrait être responsable des échecs d'implantation. Trois raisons principales expliquent cette immuno-déficience locale : - Il existe des mécanismes d'adhésion importants entre la surface des biomatériaux implantés qui constituent les substrats non physiologiques (implant/prothèse), ce qui favorise significativement la colonisation bactérienne pathogène (synthèse d'adhésines par les pathogènes).

- Les bactéries ainsi collées à la surface du substrat non physiologique adaptent leur métabolisme selon une phase de croissance lente qui leur permet de supporter la privation de nutriments et d'augmenter leur résistance au traitement antibiotique.

- Les deux phénomènes sus-décrits sont corollaires au développement d'un biofilm qui est constitué d'une matrice glucidique incluant pour les protéger des bactéries éventuellement pathogènes.

Dans ses références, l'auteur GRISTINA, spécialiste s'il en est de la question, ne divulgue rien d'autre quant à la lutte contre ces infections de substrats non physiologiques que le recours à l'antibiothérapie classique fondée sur les effets bactéricides et bactériostatiques. Il préconise également la promotion de la colonisation par des organismes eucaryotes des substrats en cause, au détriment de la colonisation bactérienne pathogène.

Les références 7 et 8 identifiées ci-après décrivent l'effet de la clindamycine sur l'adhésion de Staphycoccus aureus au tissu osseux. Dans ces références, il est démontré in vitro que des concentrations sub-inhibitrices de clindamycine (en dessous de 10% de la CMI = concentration minimale inhibitrice) sont capables d'inhiber l'adhérence et la production de biofilms des bactéries à la surface du tibia de lapin observé en microscopie électronique. Les mêmes conclusions ont été obtenues selon ces références à partir d'un modèle d'ostéomyélite à Staphycoccus aureus traité pendant une, deux ou trois semaines par injection de clindamycine. Selon ces références, la clindamycine serait donc susceptible d'agir sur l'infection par une inhibition de l'adhérence bactérienne associée à un blocage de la production du biofilm membranaire.

Il apparaît donc que l'art antérieur ne donne aucun enseignement quant à la combinaison de gentamicine et de clindamycine aux fins de réduire l'adhérence des bactéries pathogènes sur un substrat non physiologique et aux fins d'inhibition de la synthèse de biofilms sur un tel substrat non physiologique.

Dans ce contexte, l'un des objectifs essentiels de la présente invention est de fournir un nouveau moyen de lutte contre les infections notamment post-opératoires sur des substrats non physiologiques ou des substrats physiologiques, lequel moyen de lutte n'étant pas exclusivement fondé sur des effets bactéricides ou bactériostatiques à l'encontre des bactéries pathogènes cibles.

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Un autre objectif essentiel de la présente invention est de proposer une nouvelle utilisation d'une combinaison d'antibiotique connue pour lutter contre les infections sur les substrats non physiologiques (implant/prothèse) et physiologiques en tant qu'ingrédients de ciment chirurgical.

Un autre objectif essentiel de la présente invention est de proposer une nouvelle utilisation d'une combinaison d'antibiotiques connus pour préparer un ciment chirurgical actif dans la lutte contre les infections bactériennes sur des substrats physiologiques et sur des substrats non physiologiques.

Un autre objectif essentiel de la présente invention est de proposer un nouveau moyen d'augmentation de la cinétique de libération d'antibiotiques contenus dans des ciments chirurgicaux/orthopédiques.

Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir un nouveau moyen de traitement curatif des infections bactériennes en particulier osseuses et/ou prothétiques.

Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir une nouvelle méthode thérapeutique des infections bactériennes dont le siège est situé sur des substrats physiologiques (par exemple les os) ou sur des substrats non physiologiques (par exemple les prothèses ou les implants de toute nature).

Ces objectifs, parmi d'autres, sont atteints par la présente invention qui concerne tout d'abord l'utilisation d'une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, à titre d'agent de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat non physiologique.

Il est du mérite des inventeurs d'avoir mis en évidence cette nouvelle fonction "antiadhérentielle" de la combinaison synergique gentamicine/clindamycine vis-à-vis des bactéries pathogènes sur un substrat non physiologique. On exploite ainsi au mieux, conformément à l'invention, l'effet anti-adhérence de la clindamycine associé à l'effet antibiotique (bactéricide/bactériostatique) de la gentamicine. La mise en évidence de cet effet anti-adhérence de la clindamycine n'allait pas de soi car tout le monde s'accordait à penser que la combinaison antibiotique gentamicine/clindamycine présentait exclusivement des fonctions bactéricide et bactériostatique.

De surcroît, l'association gentamicine (bactéricide) et clindamycine (bactériostatique) est une association qui n'est pas classiquement recommandée puisqu'elle associe deux modes d'action différents.

Au sens de l'invention, le terme "dérivé de gentamicine ou de clindamycine" désigne notamment les sels de gentamicine ou de clindamycine (par exemple les chlorhydrates, les sulfates ou les phosphates,).

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Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation d'une combinaison d'antibiotiques gentamicine/clindamycine telle que définie ci-dessus, à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilms sur ce substrat, dans un ciment chirurgical.

Il s'agit donc ici conformément à l'invention de faire entrer la combinaison gentamicine/clindamycine dans la composition d'un ciment chirurgical/orthopédique afin de diminuer, voire supprimer, l'adhérence des bactéries pathogènes sur un substrat et afin de s'opposer à la synthèse de biofilms sur ce substrat.

Ainsi, l'activité anti-adhérentielle à l'égard des bactéries pathogènes sur les substrats est avantageusement complétée par un blocage de la production du biofilm (glycocalyx).

Les substrats concernés peuvent être des substrats physiologiques comme par exemple les os (en particulier les tissus osseux, spongieux ou corticaux et la moelle osseuse) ou bien encore des substrats non physiologiques, à savoir notamment des prothèses orthopédiques (e. g. articulaires), des implants ou des composants implantables en biomatériaux de toute sorte.

L'invention vise également l'utilisation de la combinaison d'antibiotiques susvisée à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilm sur ce substrat, pour la préparation d'un ciment chirurgical thérapeutique.

On envisage ici, la combinaison gentamicine/clindamycine non pas comme ingrédient de ciment chirurgical, mais comme matière première pour la préparation d'un ciment chirurgical/orthopédique à visée thérapeutique et non prophylactique comme auparavant.

La présente invention a non seulement permis de mettre en évidence les nouvelles fonctions de la combinaison gentamicine/clindamycine, à savoir les fonctions antiadhérentielle et d'inhibition de la synthèse de glycocalyx, mais également une amélioration tout à fait significative et intéressante de la cinétique de libération de ces actifs hors du support qui les contient, de préférence un ciment chirurgical/orthopédique, et ce aussi bien in vitro qu'in vivo.

Ainsi, l'invention concerne également l'utilisation de clindamycine et/ou de l'un au moins de ses dérivés à titre d'ingrédient dans un ciment chirurgical chargé en antibiotiques, ledit ingrédient permettant l'augmentation de la cinétique de libération des antibiotiques contenus dans le ciment.

Selon une variante, la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés peut être utilisée selon l'invention, pour la préparation d'un ciment chirurgical/orthopédique, thérapeutique chargé en antibiotiques, ledit ingrédient permettant l'augmentation de la cinétique de libération des antibiotiques contenus dans le ciment.

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Suivant une caractéristique préférée de l'invention, les antibiotiques contenus dans le ciment sont la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés.

La gentamicine a un spectre d'activité large incluant les coccis Gram positif et les bacilles Gram négatif. Le spectre théorique n'est pas modifié lorsque l'antibiotique diffuse au travers d'un ciment acrylique. Le mécanisme d'action est bactéricide dose dépendant mais la molécule n'est pas réputée pour sa bonne diffusion osseuse. En revanche, la diffusion très locale de l'antibiotique depuis le ciment justifie probablement une efficacité obtenue grâce à des concentrations importantes ponctuellement sans risque de toxicité systémique associée.

La clindamycine, quant à elle, est un antibiotique apparenté aux macrolides. Elle en possède le spectre d'activité, mais est surtout considérée comme l'antibiotique de référence pour le traitement des anaérobies. Sa diffusion osseuse est excellente et elle ne provoque pas d'effets indésirables majeurs.

Il apparaît donc que la combinaison gentamicine/clindamycine offre un spectre antibiotique large et adapté aux infections propres notamment à la chirurgie osseuse.

Au-delà du choix qualitatif de la combinaison clindamycine/gentamicine, la présente invention a également consisté à prévoir des conditions particulières de mise en oeuvre de cette combinaison gentamicine/clindamycine.

Ainsi, dans toutes les utilisations susvisées, il a pu être constaté qu'il est préférable que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et/ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et/ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que :
0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 < G/C < 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 < G/C # 1,1
Selon une autre modalité avantageuse, il est proposé dans le cadre des utilisations selon l'invention de mettre en oeuvre, la clindamycine et/ou au moins l'un de ses dérivés à une concentration sub-inhibitrice par rapport aux espèces bactériennes en cause.

Cette concentration sub-inhibitrice est déterminée par rapport à la CMI : Minimale Inhibitrice, déterminable pour chaque souche bactérienne pathogène impliquée vis-à-vis d'un antibiotique donné. La détermination de la CMI est une opération classique parfaitement à la portée de l'homme du métier.

En pratique, on peut prendre par exemple pour référence la CMI de S. Aureus vis-à-vis de la clindamycine : 0,25 ug/ml. Avantageusement, la concentration sub-inhibitrice de la clindamycine vis-à-vis de S. Aureus est, par exemple, supérieure ou égale à 10 % de la

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CMI, de préférence supérieure ou égale à 50 % de la CMI, et plus préférentiellement encore comprise entre 50 et 150 % de la CMI.

A cette concentration sub-inhibitrice, la clindamycine est susceptible d'avoir un effet de diminution de l'adhérence bactérienne.

Les ciments chirurgicaux/orthopédiques concernés par l'invention sont avantageusement des ciments osseux "acryliques". Cela désigne des ciments réticulables ou réticulés à base de polymères acryliques, c'est-à-dire à base d'unités monomères constituées par l'acide acrylique ou un ester d'acide acrylique ou bien encore par l'acide méthacrylique ou un ester d'acide méthacrylique. Classiquement, il s'agit par exemple de ciment à base de polyméthylméthacrylate (PMMA). Ces ciments osseux acryliques sont obtenus à partir de deux parties primaires : A) une poudre contenant des copolymères polyméthylméthacrylate PMMA ou polyméthylacrylate PMA et B) une partie liquide à base de monomère méthylméthacrylate (MMA) et de monomère méthacrylate de n-butyle (BMA). La partie poudre A) contient également un initiateur de réticulation/polymérisation radicalaire tel que le péroxyde de dibenzoyle. La partie liquide B) peut comprendre un activateur du type N,N-diméthyle-p-toluidine. L'une et/ou l'autre des parties solide A) et liquide B) peut être additionnée de produit(s) pharmaceutiquement actif(s), en l'occurrence la combinaison synergique gentamicine/clindamycine, ainsi que d'agents opacifiants (e.g. dioxyde de zirconium ou sulfate de barium), pour le contraste radiographique. D'autres ingrédients classiques de tels ciments sont notamment des marqueurs optiques tels que la chlorophylle.

Ces ciments chirurgicaux acryliques réticulent et donc durcissent rapidement. Ils permettent de sceller des prothèses en chirurgie osseuse, voire de remplacer temporairement une prothèse, dans l'attente du changement de prothèse subséquent à une infection bactérienne post-opératoire (reprise en deux temps).

Concernant le substrat, on a vu qu'il pouvait être constitué de prothèse et/ou de toute sorte d'implants formés par des biomatériaux sélectionnés par exemple dans les groupes de matériaux suivants : # les polymères, de préférence les polymères acryliques ou les polyoléfines telles que le polyéthylène ultra haute densité; # les métaux et leurs alliages.

De manière plus préférée encore, le substrat est choisi dans le groupe comprenant : # les prothèses de préférence orthopédiques, # les implants de préférence orthopédiques, # et les ciments chirurgicaux.

En fait, le substrat peut être le ciment chirurgical/orthopédique au moins partiellement réticulé.

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Compte tenu de ses propriétés anti-adhérentielles, inhibitrices de biofilms et d'augmentation de la cinétique de libération, la combinaison gentamicine/clindamycine constitue conformément à l'invention un moyen de traitement curatif. Ainsi, un autre objet de l'invention est constitué par un moyen de traitement curatif des infections bactériennes osseuses et/ou prothétiques caractérisé en ce qu'il comprend une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, ladite combinaison étant de préférence comprise dans/sur un support apte à permettre la diffusion in vivo des antibiotiques de la combinaison.

Plus spécifiquement, mais non limitativement, ce moyen de traitement curatif peut viser les ostéomyélites ou les infections bronchopulmonaires, cutanées ou muqueuses.

Une forme galénique particulièrement appropriée pour ce moyen de traitement curatif est constituée par un ciment chirurgical/orthopédique. Le moyen de traitement curatif selon l'invention peut donc être caractérisé en ce qu'il comprend un ciment chirurgical/orthopédique.

Dans un tel cas de figure, le moyen de traitement curatif peut être appliqué localement sur les lésions ou les foyers infectieux à traiter sous forme non réticulée éventuellement réticulable.

Selon une caractéristique préférée de l'invention, le moyen de traitement curatif qu'elle concerne est également caractérisé en ce que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et/ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et /ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que:
0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 # G/C < 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 < G/C # 1,1
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation d'une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, pour la fabrication d'un moyen de traitement curatif tel que défini ci-dessus.

Toujours en ce qui concerne cette finalité thérapeutique, l'invention vise par ailleurs une méthode de traitement curatif des infections bactériennes osseuses ou affectant des implants prothétiques (notamment orthopédiques). Cette méthode est caractérisée en ce qu'elle consiste essentiellement à mettre en #uvre une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés.

Selon cette méthode thérapeutique, on utilise pour sceller des implants et/ou on implante une forme galénique constituée par exemple par un ciment

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chirurgical/orthopédique contenu la combinaison gentamicine/clindamycine, sous forme liquide non réticulée, éventuellement réticulable, sur les zones infectées.

Enfin, la présente invention vise également un produit nouveau constitué par une composition de ciment chirurgical réticulable, comprenant d'une part, séparément une partie solide A à base de polymère acrylique et une partie liquide B à base d'au moins un monomère acrylique, et d'autre part, au moins un antibiotique, au moins un opacifiant radiologique et au moins un initiateur de polymérisation/réticulation radicalaire; caractérisée : - en ce qu'elle comporte une combinaison d'antibiotiques à base de gentamicine et/ou de l'un au moins de ses dérivés et de clindamycine et/ou de l'un au moins de ses dérivés ; - et en ce que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et/ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et /ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que:
0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 # G/C # 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 # G/C # 1,1
De préférence, dans cette composition nouvelle, l'initiateur radicalaire est présent dans une concentration supérieure ou égale à 1% en poids, de préférence comprise entre 2 et 5% en poids et plus préférentiellement encore comprise entre 2 et 3% en poids.

Les exemples qui suivent permettent de mieux comprendre l'invention et démontrent l'existence des fonctions nouvelles et inventives mises en évidence dans le cadre de l'invention pour la combinaison d'antibiotiques gentamicine/clindamycine, notamment dans des ciments chirurgicaux acryliques.

Ces exemples comprennent des références aux figures annexées qui se définissent comme suit.

Description des figures : - La figure 1 représente une courbe de cinétique de relargage (élution en mg/h) de la gentamicine à partir de cylindre de ciment polymérisé, selon les concentrations associées de clindamycine (exemple 1), en fonction du temps en heures.

# Elution gentamicine (Genta 1g + Clinda Og) ---#--- Elution gentamicine (Genta 1g + Clinda 0,5g) # Elution gentamicine (Genta 0,5g + Clinda 1g) - -x- Elution gentamicine (Genta 1 g + Clinda 1 g)

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- La figure 2 représente une courbe de synergie bactéricide de l'association gentamicine/clindamycine pour une souche de S. aureus (SA 195). Cette courbe donne la numération en Log de CFU en fonction du temps en heures (exemple 2).

- 0- Blanc milieu # Blanc ciment # Cylindre gentamicine - - x - - Cylindre gentamicine + clindamycine - La figure 3 donne l'inhibition de l'adhérence sur plaque de microtitration à des concentrations sub-inhibitrices de clindamycine pour une souche de S. aureus (SA 261).

Cette courbe donne le pourcentage d'adhérence en fonction de la concentration en CMI (exemple 3).

EXEMPLES : Exemple 1 : Cinétique de relargage in vitro Quatre formulations antibiotiques ont été dérivées d'un ciment acrylique de basse viscosité (Fix 3) dont la composition et les propriétés mécaniques sont conformes aux exigences de la norme ISO 5833 "Implants chirurgicaux - Ciments à base de résine acrylique". Pour chacune des formulations le composant liquide (16,4 g) était inchangé. Le composant pulvérulent (40 g) comprenait : - 1 gramme de gentamicine base (groupe A), - 1 gramme de gentamicine base associé à 0,5 g de clindamycine base (groupe B), - 0,5 gramme de gentamicine base associé à 1 g de clindamycine base (groupe C), - 1 gramme de gentamicine base associé à 1 g de clindamycine base (groupe D).

Les produits ont été fabriqués dans des conditions industrielles avec mélange, répartition et conditionnement automatique puis stérilisation par rayonnement gamma.

Pour chacun de ces groupes 12 cylindres de ciment polymérisé de 6 mm de diamètre sur 12 mm de hauteur sont préparés selon les conditions expérimentales décrites dans la littérature [7].

Chaque cylindre est ensuite placé en tube stérile contenant un tampon constitué de 2 ml de tampon phosphate (PBS) puis incubé à 37 C pour la première période de relargage considérée. Au terme de cette période et après une brève agitation, le cylindre est retiré du milieu liquide à l'aide d'une pince propre et placé sur un papier absorbant pour éliminer d'éventuelles traces de tampon. Le cylindre est ensuite placé dans un nouveau tube stérile contenant du tampon de relargage et placé en incubation à 37 C. Le tampon de relargage

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est ainsi renouvelé entre chaque mesure. Les tubes-échantillons correspondant aux différentes périodes de relargage (1/2 h, 1 h, 2 h, 4 h, 24 h, 48 h, 7 jours et 3 semaines) sont stockés à 4 C dans l'attente des dosages.

Le dosage de la gentamicine en solution dans le PBS a été réalisé en polarisation de fluorescence par l'intermédiaire d'un automate de biologie polyvalente (TDX - Abbott diagnostics). La sensibilité de la méthode fournie est de 0,27 g/ml. La linéarité du dosage a été vérifiée sur une gamme de dilution de sulfate de gentamicine dans du PBS (0,05 à 7,5 g/ml). La corrélation de ce dosage avec la méthode microbiologique de référence a été démontrée lors de travaux antérieurs [8].

Le dosage de la clindamycine en solution dans le PBS a été réalisé par méthode microbiologique (S. Aureus CNR 870. 3.82), selon la méthode de titrage par diffusion décrite dans la Pharmacopée Européenne. Lors de chaque cinétique, une courbe d'étalonnage sur huit points a été réalisée allant de 0 à 64 g/ml, chaque point a été titré à trois reprises.

RESULTATS Les résultats sont présentés figure 1. La cinétique de relargage du groupe A est plus faible que celle des autres associations.

Les groupes B et C, contenant chacun 1,5 gramme d'antibiotiques au total, ont une cinétique comparable. Il faut cependant noter que ces deux groupes relarguent sensiblement plus de gentamicine que le groupe A, malgré une concentration de cette molécule comparable dans chacune des formulations.

Le groupe D contenant deux grammes d'antibiotiques (un gramme de gentamicine et un gramme de clindamycine) corrobore cette impression car le relargage de la gentamicine est encore augmenté pour une concentration de cette même molécule toujours constante.

La validation du dosage de la gentamicine a démontré l'absence de réaction croisée en polarisation de fluorescence de la clindamycine. Ce point garantit l'interprétation des résultats concernant les taux de gentamicine mesurés.

Ces résultats montrent avec l'association d'antibiotiques une synergie cinétique lors du relargage depuis le ciment polymérisé. Cette observation peut s'expliquer par un mécanisme passif de libération entre les deux molécules : la présence de l'une augmente la diffusion de l'autre.

Lorsqu'un composant pulvérulent ne participe pas à la réaction de polymérisation, cela induit une porosité proportionnelle à sa masse.

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Exemple 2 : Efficacité microbiologique Souches bactériennes 20 souches ont été choisies pour leurs propriétés adhérentielles (11 Staphylococcus aureus et 9 Staphylococcus epidermidis) avec un degré de résistance pouvant varier de la sensibilité aux deux antibiotiques à la résistance à une seule ou aux deux molécules.

Bactéricidie de l'association Les souches ont été étudiées en présence des cylindres de ciment polymérisé afin d'évaluer l'efficacité microbiologique des antibiotiques relargués.

Chaque souche mise en suspension à 106 CFU/ml en présence d'un cylindre de ciment polymérisé est incubée dans une solution de Mueller Hilton (MH) à 37 C. Un aliquot est prélevé aux temps de 1/2 h, 1 h, 2 h, 3 h, 6 h et 24 h afin d'effectuer un dénombrement sur gélose.

Deux témoins différents sont réalisés : - un "blanc ciment" par incubation d'un cylindre sans antibiotique réalisé et mis en culture dans les mêmes conditions, - un "blanc milieu" en l'absence de cylindre de ciment incubé et dénombré dans les mêmes conditions.

RESULTATS Bactéricidie de l'association Pour l'ensemble de toutes les souches testées, il ressort le plus souvent un effet additif ou de synergie.

La figure 2 représente une cinétique de bactéricidie des cylindres sur la souche S. aureus (SA195). Présentée à titre d'exemple, elle met en évidence une synergie bactéricide de l'association gentamicine/clindamycine.

Ayant révélé la plupart du temps un effet additif ou indifférent et un cas de synergie, la bactéricidie de l'association gentamicine et clindamycine semble pertinente par rapport à la majorité de la flore habituellement rencontrée lors des infections sur les prothèses articulaires.

L'association gentamicine (bactéricide) et clindamycine (bactériostatique) est une association qui n'est pas classiquement recommandée puisqu'elle associe deux modes d'actions différents. Les staphylocoques méthicilline résistants sont le plus souvent macrolides résistants. De plus il existe une résistance croisée (type MLSb) entre macrolides et lincosamides (clindamycine) liée à une méthylase plasmidique essentiellement exprimée par S. aureus. Ce mode de résistance est inductible et ne doit pas hypothéquer le bénéfice lié à l'effet bactéricide dose-dépendant par la recherche d'un effet

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antiadhérent. L'objectif de cette étude est de valider sur un panel de souches de différentes sensibilité aux deux antibiotiques, que leur association n'induit pas d'antagonisme.

D'autres essais ont été réalisés pour confirmer l'efficacité microbiologique de l'association sur des souches de bacilles Gram Négatif et des souches anaérobies. Ces essais permettent de valider l'association sur l'ensemble de la flore rencontrée dans ce type d'infections (cf. tableau I & II ci-après).

Tableau 1

<tb>
<tb> Etude <SEP> Inman <SEP> James <SEP> Fitzgerald <SEP> Tsukayama <SEP> Garvin <SEP> Sanzèn <SEP> Total
<tb> Germes <SEP> isolés <SEP> 69 <SEP> 30 <SEP> 49 <SEP> 147 <SEP> 97 <SEP> 99 <SEP> 491 <SEP>
<tb> (n)
<tb> Staph. <SEP> Aureus <SEP> 17 <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 19 <SEP> 26 <SEP> 21%
<tb> Staph. <SEP> 36 <SEP> 60 <SEP> 16 <SEP> 38 <SEP> 37 <SEP> 31 <SEP> 36%
<tb> Epidermidis
<tb> Autres <SEP> cocci <SEP> 26 <SEP> 17 <SEP> 18 <SEP> 7 <SEP> 14 <SEP> 10 <SEP> 13%
<tb> G+
<tb> Total <SEP> cocci <SEP> 80 <SEP> 83 <SEP> 55 <SEP> 74 <SEP> 70 <SEP> 67 <SEP> 72%
<tb> G+
<tb> Bacilles <SEP> G- <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 20 <SEP> 14 <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 15%
<tb> Anaérobies <SEP> 10 <SEP> 13 <SEP> 24 <SEP> 8 <SEP> 12 <SEP> 20 <SEP> 14%
<tb> Infections <SEP> (n) <SEP> 63 <SEP> 30 <SEP> 42 <SEP> 106 <SEP> 76 <SEP> 99 <SEP> 416
<tb>
Tableau II

<tb>
<tb> Bactérie <SEP> / <SEP> Type <SEP> Infection <SEP> Infection <SEP> Infection <SEP> Infection
<tb> d'infections <SEP> aiguë <SEP> précoce <SEP> tardive <SEP> hématogène
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> cas <SEP> 35 <SEP> 51 <SEP> 55 <SEP> 6
<tb> Staphylococcus <SEP> aureus <SEP> 6% <SEP> 35% <SEP> 18% <SEP> 50%
<tb> Staphylococcus <SEP> 71% <SEP> 25% <SEP> 33%
<tb> epidermidis
<tb> Autres <SEP> cocci <SEP> G+ <SEP> 6% <SEP> 14% <SEP> 15% <SEP> 50%
<tb> Bacilles <SEP> G- <SEP> 9% <SEP> 16% <SEP> 18%
<tb> Anaérobies <SEP> 9% <SEP> 6% <SEP> 11%
<tb>

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Exemple 3 : inhibition de l'adhérence sur plaque Dans cet exemple, on étudie l'activité de concentrations sub-inhibitrices (subCMI) de clindamycine sur l'adhérence des souches. Ces concentrations nous permettent de distinguer l'activité antibiotique et anti-adhérentielle de la molécule. L'étude a été faite uniquement sur les souches sensibles à la clindamycine.

Une suspension à 106CFU/ml en milieu phosphate de chacune des souches testées est distribuée sur chaque ligne de la plaque de microtitration. Les deux premières colonnes servent de témoin négatif (milieu seul) et de témoin positif à 100 % d'adhérence (absence d'antibiotique). Les autres colonnes contiennent une concentration d'antibiotique décroissante de 1 mg/1 à 0,0015 mg/1 obtenue par une dilution d'ordre deux.

Après six heures d'incubation à 37 C, les plaques sont rincées par du PBS pour éliminer toutes les bactéries non adhérentes. Les souches adhérentes sont révélées au cristal violet et l'intensité de coloration mesurée à 570 nm. Chaque expérience est réalisée en duplicate .

Anti-adhérence sur le ciment polymérisé L'objectif est de vérifier que les propriétés anti-adhérentielles mises en évidence in vitro sont reproduites lorsque l'association d'antibiotiques est intégrée au ciment polymérisé.

L'étude est menée aux deux temps différents de 30 minutes et 24 heures. Le choix de 30 minutes est précoce, mais a été choisi pour différencier les propriétés anti-adhérentielles des propriétés bactéricides de la gentamicine qui peuvent s'observer dès la première heure.

Trois cylindres de ciment polymérisé : sans antibiotique, avec gentamicine (1 g), avec l'association gentamicine-clindamycine (1 g/1 g) sont incubés en présence d'une suspension à 106 CFU/ml de chaque souche. Un "témoin milieu" sans cylindre est réalisé pour référence.

A la fin de la période d'incubation, les cylindres sont rincés 10 fois par de l'eau distillée puis placés dans du tampon phosphate et soumis à agitation pendant cinq minutes en présence de trypsine à 1 % pour décrocher les bactéries adhérentes. Le tampon est récupéré, ensemencé pur et dilué pour dénombrer les germes adhérents.

RESULTATS Inhibition adhérence sur plaque Les résultats sont exprimés en pourcentage d'inhibition de l'adhérence en comparant les résultats en présence d'antibiotique à ceux obtenus sans antibiotiques.

Cette étude a présenté quelques limites, sur sept S. aureus testés, seuls trois étaient suffisamment adhérents sur la plaque pour interpréter les résultats. Sur trois S. epidermidis sensibles à la clindamycine, seule une souche a présenté une adhérence sur plaque suffisante pour donner des résultats interprétables.

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L'ensemble de l'étude montre une activité anti-adhérentielle à des concentrations subCMI de clindamycine sur S. aureus. Cette activité est plus modeste sur les S. epidermidis testés par rapports aux S. aureus.

Dans la figure 3 nous avons représenté l'activité anti-adhérente des concentrations subinhibitrice (subCMI) de la clindamycine sur SA261.

RESULTATS Anti-adhérence sur le ciment polymérisé Le temps de 30 minutes (par rapport au temps de 24 heures) permet de montrer un effet bactéricide rapide de la gentamicine puis une perte de cet effet, probablement lorsque la souche commence à se protéger par la formation du biofilm.

Sur les 20 souches testées, seulement deux n'ont pas montré d'adhérence en 30 minutes sur le cylindre témoin et ne sont donc pas interprétables.

Cette expérience démontre que l'association de clindamycine et de gentamicine permet de réduire de manière significative la quantité de bactéries adhérentes aux ciments.

Les données correspondant au témoin blanc montrent une prolifération préférentielle du SA323 sur le substrat PMMA. En présence de gentamicine seule cette multiplication bactérienne est significativement réduite. En outre l'activité de la clindamycine est encore anti-adhérente à 24 heures comparée au cylindre contenant exclusivement de la gentamicine (figure 3).

Les concentrations sub-inhibitrices de clindamycine ont montré une activité antiadhérentielle pour toutes les souches lorsque les résultats étaient interprétables.

Les données démontrent une activité "anti-adhérentielle" à l'encontre de S. aureus comparable à celle, décrite dans la littérature. En revanche, l'activité mesurée est moindre sur les S. epidermidis (CMI/4 environ) mais les concentrations relarguées localement restent compatibles avec la persistance de cette activité comme le prouvent les cinétiques de relargage obtenues.

En présence d'un biomatériau réputé pour favoriser l'adhérence bactérienne et créer ainsi une pression de sélection critique pour la résistance bactérienne (PMMA), l'effet antiadhérent est maintenu.

Exemple 4 : d'un modèle animal Une évaluation comparative des propriétés anti-bactériennes d'un ciment sans antibiotique, d'un ciment contenant 1 g de gentamicine base et d'un ciment associant 1 g de gentamicine base et 1 g de clindamycine base a été réalisée sur un modèle d'ostéomyélite. Ce modèle animal [référence 9 identifiée ci-après] consiste en une contamination expérimentale du lapin par injection au niveau du tibia d'un agent sclérosant et d'une suspension bactérienne

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de S. epidermidis isolé d'une ostéomyélite humaine (résistant à la gentamicine et sensible à la Clindamycine). Après un délai de trois semaines nécessaire au développement de l'infection, les animaux sont traités par injection du ciment directement au niveau du site contaminé puis sacrifiés trois semaines plus tard. Alors que les lapins traités au ciment sans antibiotique ont conduit à une aggravation des signes radiologiques (géodes, destruction corticale) et à des prélèvements osseux très contaminés ; les animaux ayant reçu l'un des deux ciments avec antibiotique ont montré une normalisation des signes radiologiques et une réduction importante de la contamination des prélèvements osseux. On note une différence de l'efficacité comparée des deux ciments, au bénéfice de l'association gentamicine/clindamycine.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. GRISTINA, A. G., Implant failure and the immuno-incompetent fibro-inflammatory zone. Clin Orthop, 1994 (298): p. 106-18.

2. US-B-6 496 754 3. US-B-6 160 033 4. GRISTINA, A. G., Biomaterial-centered infection: microbial adhesion versus tissue integration. Science, 1987. 237(4822): p. 1588-95.

5. GRISTINA, A. G. and J. W. Costerton, Bacterial adherence to biomaterials and tissue. The significance of its role in clinical sepsis. J Bone Joint Surg [Am], 1985.

67 (2): p. 264-73.

6. GRISTINA, A. G. and J. KOLKIN, Current concepts review. Total joint replacement and sepsis. J Bone Joint Surg [Am], 1983. 65(1): p. 128-34.

7. MAYBERRY-CARSON, K. J., et al., An electron microscopie study of the effect of clindamycin on adherence ofStaphylococcus aureus to bone surfaces. Microbios,
1986. 45(182): p. 21-32.

8. MAYBERRY-CARSON, K. J., et al., An electron microscopie study of the effect of clindamycin therapy on bacterial adherence and glycocalyx formation in experimental Staphylococcus aureus osteomyelitis. Microbios, 1986. 48(196-197): p. 189-206.

9. NORDEN, C.W., Experimental osteomyelitis. I. A description of the model. J Infect
Dis, 1970. 122(5): p. 410-8.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS -1- Utilisation d'une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, à titre d'agent de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat non physiologique.

   -2- Utilisation d'une combinaison d'antibiotiques telle que définie dans la revendication 1, à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilm sur ce substrat, dans un ciment chirurgical.

   -3- Utilisation d'une combinaison d'antibiotiques telle que définie dans la revendication 1, à titre d'ingrédient de réduction de l'adhérence de bactéries sur un substrat et d'inhibition de la synthèse de biofilm sur ce substrat, pour la préparation d'un ciment chirurgical thérapeutique.

   -4- Utilisation, en particulier selon la revendication 1, de clindamycine et/ou de l'un au moins de ses dérivés, à titre d'ingrédient dans un ciment chirurgical chargé en antibiotiques, ledit ingrédient permettant l'augmentation de la cinétique de libération des antibiotiques contenus dans le ciment.

   -5- Utilisation, en particulier selon la revendication 1, de clindamycine et/ou de l'un au moins de ses dérivés, pour la préparation d'un ciment chirurgical thérapeutique chargé en antibiotiques, ledit ingrédient permettant l'augmentation de la cinétique de libération des antibiotiques contenus dans le ciment.

   -6- Utilisation selon la revendication 4 ou 5 caractérisée en ce que les antibiotiques contenus dans le ciment sont la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés.

   -7- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et /ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et/ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que :

   0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 # G/C # 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 # G/C # 1,1

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   -8- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la clindamycine et/ou au moins l'un de ses dérivés est mise en #uvre à une concentration sub-inhibitrice par rapport aux espèces bactériennes en cause.

   -9- Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le substrat est choisi dans le groupe de matériaux suivants: # les polymères, de préférence les polymères acryliques ou les polyoléfines telles que le polyéthylène ultra haute densité ; # les métaux et leurs alliages.

   -10- Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le substrat est choisi dans le groupe comprenant : # les prothèses de préférence orthopédiques, # les implants de préférence orthopédiques, # les ciments chirurgicaux.

   -11- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisée en ce que le ciment chirurgical est un ciment acrylique.

   -12- Moyen de traitement curatif des infections bactériennes osseuses et/ou prothétiques caractérisé en ce qu'il comprend une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, ladite combinaison étant de préférence comprise dans/sur un support apte à permettre la diffusion in vivo des antibiotiques de la combinaison.

   -13- Moyen selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il est destiné au traitement curatif des ostéomyélites.

   -14- Moyen selon la revendication 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il comprend un ciment chirurgical.

   -15- Moyen selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et /ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et /ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que:

   0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 # G/C # 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 # G/C # 1,1

   <Desc/Clms Page number 21>

   -16- Utilisation d'une combinaison d'antibiotiques comportant la gentamicine et/ou l'un au moins de ses dérivés et la clindamycine et/ou l'un au moins de ses dérivés, pour la fabrication d'un moyen de traitement curatif selon l'une quelconque des revendications 12 à 15.

   -17- Composition de ciment chirurgical réticulable, comprenant d'une part, séparément une partie solide A à base de polymère acrylique et une partie liquide B à base d'au moins un monomère acrylique, et d'autre part, au moins un antibiotique, au moins un opacifiant radiologique et au moins un initiateur de polymérisation/réticulation radicalaire; caractérisée : - en ce qu'elle comporte une combinaison d'antibiotiques à base de gentamicine et/ou de l'un au moins de ses dérivés et de clindamycine et/ou de l'un au moins de ses dérivés ; - et en ce que le rapport molaire G/C, dans lequel G correspond à la gentamicine et /ou à au moins l'un de ses dérivés et C correspond à la clindamycine et /ou à au moins l'un de ses dérivés, est tel que:

   0,5 # G/C # 10,0 de préférence 0,8 # G/C # 5,0 et plus préférentiellement encore 0,9 # G/C < 1,1 -18- Composition selon la revendication 17 caractérisée en ce que l'initiateur radicalaire est présent dans une concentration supérieure ou égale à 1% en poids, de préférence comprise entre 2 et 5% en poids et plus préférentiellement encore comprise entre 2 et 3% en poids.