Publié le 2025-11-04 08:48:00. Des chercheurs de Harvard ont mis au point une nouvelle stratégie vaccinale prometteuse pour prévenir les infections bactériennes liées aux implants orthopédiques, une complication redoutée pouvant entraîner des interventions chirurgicales complexes et des traitements prolongés.
- Environ 790 000 arthroplasties totales du genou et plus de 450 000 arthroplasties de la hanche sont réalisées chaque année aux États-Unis, avec un risque d’infection allant jusqu’à 4 %.
- Une nouvelle approche vaccinale basée sur des biomatériaux injectables et biodégradables stimule efficacement le système immunitaire contre le Staphylocoque doré, principal agent responsable de ces infections.
- Les vaccins biomatériaux se sont révélés efficaces non seulement contre les souches sensibles aux antibiotiques, mais aussi contre les souches résistantes (SARM).
Les patients porteurs d’implants médicaux, tels que les prothèses de hanche ou de genou, les stimulateurs cardiaques et les valves cardiaques artificielles, sont exposés à un risque, bien que faible, d’infection bactérienne. Ces infections peuvent entraîner un parcours de soins long et pénible, nécessitant des révisions chirurgicales, des traitements antibiotiques prolongés, voire, dans les cas les plus graves, une amputation. Si l’infection se propage, elle peut même mettre la vie du patient en danger.
« L’urgence de trouver des solutions efficaces est criante », souligne Alexander Tatara, professeur adjoint au Southwestern Medical Center de l’Université du Texas à Dallas et auteur principal de la nouvelle étude. « Rien qu’aux États-Unis, on compte environ 790 000 arthroplasties totales du genou et plus de 450 000 arthroplasties de la hanche chaque année, et jusqu’à 2 à 4 % de ces implants sont susceptibles d’être infectés. »
Depuis longtemps, les chercheurs explorent la possibilité d’utiliser des vaccins pour protéger les patients contre le Staphylocoque doré, la principale cause d’infection des appareils orthopédiques. Cependant, malgré de nombreux efforts et plusieurs essais cliniques menés par des sociétés pharmaceutiques, aucun vaccin efficace n’a encore été mis au point.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs cliniciens et de bio-ingénieurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université Harvard et de l’École d’ingénierie et de sciences appliquées John A. Paulson de Harvard (SEAS) propose une nouvelle stratégie vaccinale qui pourrait bien résoudre ce problème. Leur approche repose sur des vaccins à base de biomatériaux injectables et à dégradation lente, enrichis de molécules capables d’attirer et de stimuler les cellules immunitaires contre les antigènes spécifiques du S. aureus. Des tests sur des modèles murins ont démontré que ces vaccins induisent une réponse immunitaire bénéfique, réduisant la charge bactérienne environ 100 fois plus efficacement que les vaccins conventionnels.
De plus, les vaccins biomatériaux, fabriqués à partir d’antigènes sensibles aux antibiotiques du S. aureus (MSSA), se sont également révélés efficaces contre les infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques, le S. aureus résistant à la méthicilline (SARM). Cette découverte ouvre la voie à la création de vaccins commerciaux destinés à une utilisation plus large en chirurgie orthopédique.
L’étude, publiée dans PNAS, a été dirigée par David Mooney, docteur et membre fondateur du corps professoral du Wyss Institute. Son équipe a déjà été pionnière dans le développement de vaccins à base de biomatériaux comme nouvelles immunothérapies dans la lutte contre le cancer et, plus récemment, pour prévenir la septicémie et le choc septique chez les animaux.
« Dans cette étude, nous observons le type de réponses immunitaires impliquant des populations spécifiques de lymphocytes T qui auraient pu manquer chez les patients vaccinés avec des vaccins conventionnels lors d’essais cliniques, en plus des réponses en anticorps spécifiques au S. aureus qui sont également produites par les formulations vaccinales solubles »,
David Mooney, docteur, professeur de bio-ingénierie à SEAS
L’équipe a mis au point une approche innovante en intégrant dans les vaccins des composants d’antigènes immunogènes dérivés de bactéries perturbées, capturés grâce à la technologie FCMBL développée par le Wyss Institute. Cette technologie utilise une protéine immunitaire modifiée, le FcMBL, capable de se lier à plus de 200 agents pathogènes différents et à leurs molécules de surface, appelées PAMP (modèles moléculaires associés aux agents pathogènes). « En intégrant un répertoire diversifié de centaines d’antigènes liés au FcMBL, nous permettons un transfert efficace des antigènes vers les cellules dendritiques après l’injection du vaccin chez les souris », explique Michael Super, docteur et co-auteur de l’étude.
Les résultats obtenus chez les souris vaccinées avec le vaccin biomatériau et exposées au S. aureus ont démontré une réduction significative de la charge bactérienne par rapport aux vaccins témoins solubles. « Nos vaccins biomatériaux sont capables d’activer différents types de cellules T auxiliaires qui sécrètent des molécules de cytokines protectrices, grâce à leur capacité à engager le système immunitaire de manière soutenue et coordonnée », précise Alexander Tatara, qui a dirigé le projet au sein du groupe de Mooney.
L’équipe a également démontré que le vaccin biomatériau, fabriqué avec des antigènes MSSA, pouvait protéger les implants contre une infection ultérieure par des souches SARM, un problème majeur en milieu hospitalier. « Déterminer quels PAMP stimulent le plus le système immunitaire ouvre une nouvelle voie de recherche qui pourrait conduire à des vaccins plus ciblés et très efficaces », ajoute Tatara.
« Cette étude réalisée par Dave Mooney et son équipe présente une solution élégante et efficace pour prévenir les infections chez les patients recevant une arthroplastie. Mais au-delà des implants orthopédiques, elle pourrait également devenir une protection polyvalente et facile à appliquer pour de nombreux autres types de dispositifs résidant pendant des périodes prolongées dans le corps humain et pouvant créer des problèmes similaires. »
Donald Ingber, docteur, professeur de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital
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