Des recherches menées par l’Université de Pennsylvanie, en collaboration avec l’Université de l’Indiana, suggèrent qu’un traitement approuvé par la FDA pour l’anémie ferriprive est également prometteur pour le traitement, la prévention et même le diagnostic des caries dentaires. Le traitement, une combinaison d’une solution contenant des nanoparticules d’oxyde de fer appelée ferumoxytol et de peroxyde d’hydrogène, a été appliqué sur de l’émail dentaire réel placé dans un appareil ressemblant à une prothèse et porté par les sujets de l’étude.

L’étude, publiée dans la revue Nano Letters, a révélé qu’une application biquotidienne de ferumoxytol, qui activait le peroxyde d’hydrogène contenu dans un rinçage de suivi, réduisait considérablement l’accumulation de la plaque dentaire nocive et avait un effet ciblé sur les bactéries largement responsables de la carie dentaire. Ces types de nanoparticules aux propriétés enzymatiques sont parfois appelés « nanozymes » et sont de plus en plus explorés pour leur potentiel dans les applications biomédicales et environnementales.

« Nous avons constaté que cette approche est à la fois précise et efficace », explique Hyun (Michel) Koo, professeur à l’école de médecine dentaire de l’université de Pennsylvanie. « Elle perturbe les biofilms, notamment ceux formés par Streptococcus mutans, qui causent les caries, et elle a également réduit l’étendue de la carie de l’émail. C’est la première étude à notre connaissance réalisée dans un cadre clinique qui démontre la valeur thérapeutique des nanozymes contre une maladie infectieuse. »

Ces travaux sont le prolongement d’un article publié en 2018 dans Nature Communications, dans lequel Koo et ses collègues, dont David Cormode de la Perelman School of Medicine de Penn, ont montré que le traitement à base de nanoparticules d’oxyde de fer et de peroxyde d’hydrogène pouvait prévenir l’accumulation de biofilms et la carie dentaire dans un modèle expérimental et un modèle animal.

Dans le cadre des travaux actuels, les scientifiques ont voulu passer à l’étape logique suivante, en travaillant sur des humains. Dans le cadre d’une étude randomisée, ils ont demandé à 15 participants d’utiliser un dispositif amovible ressemblant à une prothèse dentaire, auquel est fixé un véritable émail dentaire, une méthode mise au point et testée de manière approfondie par Domenick T. Zero de l’Université de l’Indiana, coauteur de l’article actuel.

Les participants à l’étude ont appliqué une solution sucrée sur l’appareil quatre fois par jour, imitant ainsi les repas et les collations riches en sucre consommés dans la vie quotidienne. Il a été demandé aux participants de ne pas brosser les échantillons d’émail mais de rincer l’appareil deux fois par jour. Les participants ont été répartis en trois groupes, l’un utilisant le ferumoxytol puis le rinçage au peroxyde d’hydrogène, un autre une solution apportant les ingrédients inactifs du ferumoxytol, et un troisième de l’eau seule.

Après 14 jours, les chercheurs ont analysé les biofilms qui s’étaient accumulés sur les échantillons d’émail. Ils ont constaté que le traitement expérimental réduisait puissamment la croissance des biofilms contenant S. mutans et pouvait tuer cette bactérie avec une grande spécificité. Les autres bactéries commensales normalement présentes dans la bouche n’ont pas été affectées par le traitement au ferumoxytol-peroxyde d’hydrogène.

Les résultats et la sécurité de l’approche ont été étayés par des travaux antérieurs, qui ont montré que les nanoparticules d’oxyde de fer ne se lient pas au tissu muqueux de la bouche et ne provoquent pas de cytotoxicité ou de modifications du microbiome buccal dans un modèle animal.

« Ce traitement ne semble pas avoir d’effets nocifs, hors cible », explique Koo.

La raison de cette précision est triple. La réaction qui catalyse le peroxyde d’hydrogène ne se produit que dans un environnement très acide, comme celui qui se produit lorsque les bactéries responsables des caries sont présentes et actives. Le traitement entraîne également la décomposition de la matrice collante d’hydrates de carbone, ce qui dégrade le biofilm et expose les microbes. Et le ferumoxytol peut se lier spécifiquement aux récepteurs de la membrane cellulaire de S. mutans, ce qui facilite sa destruction.

Dans une dernière étape de l’étude, les chercheurs ont ajouté un marqueur qui devient bleu lorsqu’il est exposé à des espèces réactives de l’oxygène, comme celles générées par la catalyse du peroxyde d’hydrogène par les nanoparticules de ferumoxytol. Et en effet, l’équipe a constaté que l’intensité du marquage bleu correspondait aux biofilms acides contenant S. mutans.

En raison de cette capacité de « détection », Koo note que le traitement expérimental a le potentiel de devenir ce que l’on appelle un « théranostique », c’est-à-dire un médicament qui peut être utilisé à la fois pour diagnostiquer une maladie et la traiter. « Il peut également être utilisé à la maison », explique Koo. « Vous pourriez vous rincer avec, voir la quantité de plaque dentaire responsable de la carie, puis traiter avec la solution ou consulter un dentiste pour un traitement de suivi. »