Projet ANR-10-BLAN-0950 – PLASMAVIV : Compréhension des mécanismes d’interaction entre l’azote atomique produit en phase plasma et la matière vivante
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie :  Sciences de l'ingénierie, matériaux, procédés, énergie (Blanc SIMI 9) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Philippe SARRETTE (UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER])
Partenaires : Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires de Toulouse; Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux; Laboratoire Plasma et Conversion d'Énergie; Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie
Montant : 389905.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : L’état stérile est un état exempt de tout micro-organisme (MO) viable, qu’on ne trouve pas spontanément dans la nature.  Son besoin est lié aux progrès de la médecine et à la nécessité de garantir aux patients un risque de contamination minimum.
En France, un rapport du Sénat indique que 6 à 7% des hospitalisations sont compliquées par une infection nosocomiale. Ces infections seraient la cause de 9000 décès par an, dont 50% concernent des patients au pronostic vital non initialement engagé. Dans tous les cas, elles entraînent un allongement de la durée d'hospitalisation et une augmentation de son coût chiffrée à plusieurs milliards d’euros au niveau national.
Suite à de récents travaux épidémiologiques, il est apparu que d’importantes quantités de matière organique restaient présentes à la surface d’instruments ayant subi une stérilisation classique par autoclave. Ces résidus peuvent contenir des biomolécules fortement toxiques comme des endotoxines bactériennes ou même des protéines de type prion, qu’il convient d’éliminer au même titre que les MO.
Il apparaît donc clairement qu’il n’existe pas aujourd’hui de moyen permettant de répondre efficacement aux exigences de qualité et de sûreté de la décontamination de l’instrumentation médicale réutilisable.
Les plasmas étant capables de générer simultanément un échauffement, l’émission de rayonnement et de nombreuses espèces chimiques actives sur la matière organique à partir de gaz non toxiques, ils sont un moyen a priori idéal pour la décontamination, à condition de combiner judicieusement les différents effets. Deux voies de traitement sont possibles, l’une en immergeant les instruments à décontaminer directement dans la décharge, l’autre en les soumettant à ses effluents, en zone de post-décharge (PD). Si l’on souhaite minimiser l’agressivité du traitement plasma vis-à-vis du substrat (le même instrument pouvant être décontaminé des centaines de fois), la PD, bien que moins riche en espèces actives que la décharge, paraît plus appropriée.
En couplant les mécanismes d’irradiation UV et de gravure chimique, la durée de traitement PD nécessaire à une réduction de 6 log de la population initiale des MO (assimilée à une stérilisation) est de l’ordre de quelques dizaines de minutes (elle est de quelques secondes en décharge). Ces résultats sont généralement obtenus avec des gaz plasmagènes permettant de générer des espèces à fort pouvoir de gravure comme les atomes de fluor ou d’oxygène. Néanmoins la gravure chimique, vecteur important de l’inactivation avec des décharges ou des PD à base d’oxygène, n’est pas neutre pour les substrats sur lesquels les MO sont présents.
Pour éviter tout problème de cet ordre, le groupe Plasmas Réactifs Hors Equilibre du LAPLACE travaille depuis plusieurs années à la mise au point d’un procédé de stérilisation utilisant des PD micro-ondes en flux à pression réduite sans oxygène. Le gaz plasmagène utilisé est l’azote pur pour lequel le pouvoir antibactérien des atomes d’azote a déjà été établi et n’induisant aucun dommage sur les substrats à traiter. Ces travaux ont aussi permis de démontrer que le mode d’action des PD d’azote sur les MO était à priori différent de celui mis en jeu dans les PD à base d’oxygène.
Des études préliminaires initiées au cours d’un PEPS ST2I (PLASMAVIV 2008) ont également mis en évidence le potentiel des PD d’azote concernant le traitement des biomolécules. Des taux d’élimination de l’ordre de 25 à 30% ont déjà été obtenus avec une protéine type (albumine) sans aucune optimisation de la PD ou du protocole biologique utilisé.
Le présent projet vise un double objectif :
1-améliorer la compréhension des mécanismes d’interaction entre les atomes d’azote et les MO à travers l’étude des interactions avec les différents constituants bactériens : lipides, protéines, ADN, …;
2-démontrer l’applicabilité des PD d’azote à pression réduite et à la pression atmosphérique vis-à-vis de l’élimination des MO ET des biomolécules.