Percée dans la gestion de la prochaine génération des ulcères buccaux : application intégrée de plasma froid atmosphérique et de systèmes à nanogel médicamenteux

Introduction

Les ulcères buccaux sont l’une des affections les plus fréquentes des muqueuses humaines et ont un impact significatif sur la qualité de vie des patients. Selon des données épidémiologiques, environ 27,9 % des adultes sont affectés par les ulcères buccaux. Dans la plupart des cas, ces lésions guérissent spontanément en une à deux semaines. Toutefois, pour les patients souffrant de diabète, de cancer, d’infections virales et de maladies auto-immunes, les ulcères buccaux peuvent devenir chroniques, récurrents, et entraîner des problèmes de santé plus graves, tels que la malnutrition ou la déshydratation. De plus, jusqu’à 65 % des patients recevant des traitements contre les cancers de la tête et du cou souffrent de mucosites orales sévères, entraînant des douleurs intenses et des difficultés à s’alimenter, ce qui affecte drastiquement leur qualité de vie.

Actuellement, les traitements disponibles sur le marché, tels que les films oraux, les sprays, les poudres et les pommades, rencontrent des limites notables, comme une courte efficacité, une faible adhésion et une pénétration insuffisante des médicaments. Ces méthodes thérapeutiques sont limitées par le caractère humide et en mouvement constant de l’environnement buccal, ce qui entraîne une élimination rapide des médicaments appliqués. En conséquence, il est impératif de développer une méthode capable d’accélérer la guérison des ulcères buccaux tout en maintenant une efficacité et une sécurité optimales.

Pour résoudre ces problèmes, cette étude propose une thérapie combinée innovante associant plasma froid atmosphérique (Cold Atmospheric Plasma, CAP) et un système médicamenteux basé sur des nanogels (GCN). Le CAP est une technologie émergente en médecine plasmatique qui possède une biosécurité élevée et un fort potentiel thérapeutique. Les espèces réactives générées par CAP (reactive oxygen and nitrogen species, RONS) peuvent modifier les propriétés des tissus biologiques, améliorer la perméabilité tissulaire aux médicaments et augmenter l’adhésion des médicaments. Par ailleurs, le système à nanogel GCN combine des enzymes, la glucose oxydase (GOx) et la catalase (CAT), capables de produire de l’oxygène de manière durable, favorisant ainsi la guérison des ulcères.

Informations de base sur l’article

Ce travail de recherche, réalisé par Yanfen Zheng et une équipe de plus de vingt auteurs, résulte de la collaboration d’institutions renommées telles que l’École de médecine de Xiamen, l’Université de Xiamen, l’Université Médicale d’Harbin, l’Université de Pékin et l’Université de Technologie de Queensland en Australie. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le numéro le plus récent de 2025 du journal scientifique Advanced Healthcare Materials.

Détails des étapes de recherche

1. Développement et caractérisation du dispositif au plasma froid

L’équipe a développé un dispositif compact à plasma froid avec micro-trous 3D, spécialement conçu pour traiter les ulcères buccaux. Utilisant de l’hélium comme gaz d’alimentation, ce dispositif produit un jet plasma stable via un système d’électrodes. Des analyses spectrométriques d’émission optique (OES) ont montré que l’appareil génère diverses espèces réactives comme les radicaux hydroxyles (·OH), les espèces réactives d’azote (N2+) et l’ozone (O3). Ces propriétés ont été testées sur des modèles de peau porcine et des cellules gingivales humaines (Human Gingival Fibroblasts, HGF), assurant ainsi une sécurité thermique (< 33°C) et une efficacité biomédicale.

2. Validation des effets du CAP sur l’absorption cellulaire et des médicaments

L’analyse au microscope électronique à balayage (SEM) a révélé que le CAP forme des micropores sur la surface cellulaire sans endommager leur intégrité structurelle. Ces micropores permettent une absorption accrue des nanogels GCN. Par ailleurs, les observations au microscope électronique à transmission (TEM) ont confirmé que le traitement CAP augmente considérablement la prise intracellulaire des particules de GCN. Le CAP agit en modifiant la structure de la membrane des cellules, améliorant la capacité d’absorption.

3. Optimisation des propriétés du nanogel et synergie avec CAP

Le GCN, structuré autour d’une combinaison de GOx et CAT pour une génération d’oxygène contrôlée, a été appliqué avec CAP sur des cellules et des modèles animaux. Après traitement au CAP, le GCN présentait une augmentation des propriétés structurant comme des microporosités et plissures amplifiant son adhérence et son efficacité biologique. Les analyses de taille de particules ont révélé une meilleure dispersion des particules et une réduction des agrégats après CAP, augmentant la biodisponibilité du médicament.

4. Efficacité thérapeutique chez un modèle de rat

Un modèle de rat souffrant d’ulcères buccaux a permis de comparer CAP+GCN avec des traitements traditionnels comme la poudre de givre de pastèque (WF). Les groupes traités avec CAP et CAP+GCN ont montré une régression rapide de la surface ulcérée, une réduction des réponses inflammatoires et un taux de cicatrisation supérieur. L’analyse histologique (HE) et les analyses ELISA ont confirmé une régulation efficace de l’inflammation et une activation accrue du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR), facilitant la régénération de l’épithélium.

5. Analyse des mécanismes moléculaires et de l’environnement immunitaire

Des marquages par immunofluorescence ont montré que CAP modifie l’infiltration des cellules immunitaires : augmentation des macrophages (CD16+) et co-localisation avec EGFR, facilitant la cicatrisation. En parallèle, une réduction des neutrophiles (CD15+) a été observée, indiquant une résolution de l’inflammation aiguë. Ces découvertes mettent en lumière des mécanismes de régulation immunitaire favorisant la réparation tissulaire.

Conclusions et implications

L’étude valide l’efficacité du traitement CAP associé à GCN pour la cicatrisation des ulcères buccaux et propose une alternative viable aux traitements traditionnels. Les points principaux incluent :

• Amélioration significative des résultats cliniques : CAP+GCN surpasse les traitements actuels (ex. WF) dans les modèles animaux.
• Mécanisme innovant : CAP améliore l’efficacité thérapeutique via des changements dans les propriétés tissulaires et une modulation immunitaire.
• Sécurité confirmée : le dispositif CAP et GCN montrent une biocompatibilité élevée et aucun effet cytotoxique notable.
• Potentiel de translation clinique : Les appareils CAP portables et économiquement viables offrent des opportunités de généralisation clinique.

Perspectives futures

Le succès démontré par ce traitement ouvre de nouvelles directions pour la gestion des maladies mucosales et des blessures. Des essais cliniques sur des patients humains seront essentiels pour valider ces résultats prometteurs, ainsi que l’extension de ce traitement à des pathologies comme les plaies chroniques ou les ulcères diabétiques. Par ailleurs, cette étude suggère un rôle-clé du mécanisme de co-localisation CD16+/EGFR, pouvant faire l’objet de recherches futures sur le renouvellement tissulaire et la régulation immunitaire.

En conclusion, cette recherche révolutionne les approches biomédicales en utilisant le plasma froid, réaffirmant son potentiel fascinant pour un éventail d’applications médicales innovantes.