L'utilisation du cuivre par les civilisations humaines remonte aux 5e et 6e millénaires avant notre ère. C'était le premier métal utilisé, probablement parce qu'il pouvait être trouvé sous une forme métallique native qui ne nécessitait pas de fusion. Son utilisation est restée dispersée dans toute l'Europe et le Moyen-Orient, et les preuves archéologiques restent rares. Avec l'invention de la fonte, l'ère métallurgique a commencé et l'avantage de combiner le cuivre avec l'étain pour former du bronze a été découvert. Les premiers artefacts en bronze sont originaires du Moyen-Orient et de Chine et datent d'avant 3000 avant JC, mais ce n'est qu'au deuxième millénaire avant JC. ce bronze était utilisé dans toute l'Europe. La capacité de fondre et de forger du fer à partir d'environ 1000 av. marque la fin de l'âge du bronze et le début de l'âge du fer.
La plus ancienne utilisation médicale enregistrée du cuivre est mentionnée dans le Smith Papyrus, l'un des plus anciens livres connus (8). Ce texte médical égyptien, écrit entre 2600 et 2200 av.J.-C., décrit l'application du cuivre pour stériliser les plaies thoraciques et l'eau potable (8). Les Grecs, les Romains, les Aztèques et d'autres utilisaient également des composés de cuivre ou de cuivre pour le traitement de maux tels que maux de tête, brûlures, vers intestinaux et otites et pour l'hygiène en général. Au 19ème siècle, une nouvelle prise de conscience de la puissance médicale du cuivre a été engendrée par l'observation que les travailleurs du cuivre semblaient être immunisés contre le choléra dans les épidémies de 1832 et suivantes à Paris, France (8). L'utilisation du cuivre en médecine s'est répandue au XIXe et au début du XXe siècle, et diverses préparations de cuivre inorganique ont été utilisées pour traiter l'adénite chronique, l'eczéma, l'impétigo, la scrofulose, les infections tuberculeuses, le lupus, la syphilis, l'anémie, la chorée et la névralgie faciale. (8). L'utilisation du cuivre comme agent antimicrobien s'est poursuivie jusqu'à l'avènement des antibiotiques disponibles dans le commerce en 1932. La propagation de la résistance aux antibiotiques par pression sélective a commencé et aujourd'hui, les bactéries résistantes aux antibiotiques sont omniprésentes dans les hôpitaux, les maisons de retraite, les usines de transformation des aliments et l'élevage d'animaux. installations. Cela a soulevé le besoin de différentes approches pour éloigner les micro-organismes pathogènes. Une telle alternative est l'utilisation de surfaces en cuivre dans les zones sensibles à l'hygiène. Bien que cette approche ne soit pas nouvelle (7), il avait perdu de son importance et de son acceptation au cours des dernières décennies. Un rapport de 1983 documentant les effets bénéfiques de l'utilisation du laiton et du bronze sur les poignées de porte pour empêcher la propagation des microbes dans les hôpitaux est resté largement inaperçu (18). De même, l'idée d'utiliser des récipients en cuivre pour rendre l'eau potable n'a été relancée que très récemment en tant qu'alternative à faible coût pour les pays en développement (37). Actuellement, il existe un intérêt intense pour l'utilisation du cuivre comme matériau auto-désinfectant, et de nombreuses publications récentes traitent des aspects mécanistes de la «destruction par contact» (destruction par contact) par le cuivre.
Le cuivre est un oligo-élément essentiel dans la plupart des organismes vivants, et plus de 30 types de protéines contenant du cuivre sont connus aujourd'hui. Des exemples importants sont la lysyl oxydase, qui est impliquée dans la réticulation du collagène, la tyrosinase, nécessaire à la synthèse de la mélanine, la dopamine β-hydroxylase, qui fonctionne dans la voie des catécholamines, le cytochrome c l'oxydase, l'accepteur d'électrons terminal de la chaîne respiratoire, et la superoxyde dismutase, nécessaire à la défense contre les dommages oxydatifs. Dans ces enzymes, le cuivre sert de donneur / accepteur d'électrons en alternant entre les états redox Cu (I) et Cu (II) (15). D'autres protéines de cuivre, telles que les plastocyanines ou les azurines, agissent comme des porteurs d'électrons. Selon le type de coordination du cuivre à la protéine, le potentiel redox du cuivre peut varier sur la plage +200 mV à +800 mV. D'autre part, les propriétés redox du cuivre peuvent également provoquer des dommages cellulaires. Un certain nombre de mécanismes ont été suggérés. Des radicaux hydroxyles réactifs peuvent être générés dans une réaction de type Fenton:
Le radical hydroxyle extrêmement réactif peut participer à un certain nombre de réactions préjudiciables aux molécules cellulaires, comme l'oxydation des protéines et des lipides (45). Les ions cuivre peuvent également entraîner une déplétion des sulfhydryles, comme les cystéines ou le glutathion, dans un cycle entre les réactions 2 et 3:
Le peroxyde d'hydrogène ainsi généré peut à son tour participer à la réaction 1 et conduire à une génération supplémentaire de radicaux hydroxyles toxiques. On ne sait toujours pas dans quelle mesure les réactions 1 à 3 provoquent une toxicité du cuivre. Les cellules essaient de garder H2O2 à des niveaux très bas, et la réaction 1 peut ne pas être le principal mécanisme toxique, bien que cela ait été fréquemment revendiqué. Il a été démontré qu'une autre voie de toxicité des ions cuivre est le déplacement du fer des grappes fer-soufre (20). De même, les ions cuivre peuvent entrer en compétition avec le zinc ou d'autres ions métalliques pour des sites de liaison importants sur les protéines. L'effet toxique du cuivre sur les microbes est utilisé en agriculture pour lutter contre les maladies bactériennes et fongiques (4), qui a en fait conduit à la première étude approfondie de la résistance bactérienne aux ions cuivre (5).
Les bactéries ont développé une gamme de mécanismes pour se protéger des effets toxiques des ions cuivre: séquestration extracellulaire des ions cuivre, imperméabilité relative des membranes bactériennes externes et internes aux ions cuivre, protéines de piégeage du cuivre de type métallothionéine dans le cytoplasme et le périplasme, et extrusion active de cuivre de la cellule. Ce dernier semble être le principal mécanisme de tolérance au cuivre chez les bactéries et a été largement étudié chez les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. Dans Escherichia coli, l'ATPase CopA transportant le cuivre réside dans la membrane cytoplasmique et pompe l'excès de Cu (I) du cytoplasme vers le périplasme (32). Dans l'espace périplasmique, le système d'efflux de cuivre à plusieurs composants CusCFBA et l'oxydase à plusieurs cuivres CueO contrôlent respectivement le niveau de cuivre et l'état redox. En plus de ces systèmes à codage chromosomique, E. coli les souches peuvent héberger des systèmes connexes codés par des plasmides qui augmentent encore la tolérance au cuivre (33). Tous les composants de cette machinerie de désintoxication du cuivre sont régulés à la hausse par le cuivre via deux circuits de régulation. Chez les bactéries Gram-positives, dépourvues d'espace périplasmique et de membrane externe, seuls les exportateurs de cuivre de type CopA sont présents et un seul circuit de régulation contrôle généralement leur expression (34, 36). Un certain nombre d'autres composants, comme les protéines de liaison au cuivre, les réductases de cuivre, etc., soutiennent ces systèmes de défense de base contre le cuivre et ont été décrits ailleurs (2, 16, 22, 35).
Contrairement à la défense du cuivre, l'utilisation du cuivre par les bactéries est beaucoup moins bien comprise. Dans Synechocystis, il semble qu'une ATPase spéciale d'absorption de cuivre sert à fournir du cuivre aux composants photosynthétiques dans les membranes thylacoïdes (38). D'autre part, les bactéries méthanotrophes qui ont besoin de cuivre pour la méthane monooxygénase particulaire sécrètent des substances de type sidérophores, les méthanobactines, pour piéger le cuivre extracellulaire (2). Dans les bactéries à Gram négatif, comme E. coli, on pense que la métallation des cuproenzymes a lieu dans l'espace périplasmique et ne nécessite pas de systèmes spéciaux d'absorption de cuivre à travers la membrane cytoplasmique. Enfin, de nombreuses nouvelles protéines de fonction inconnue qui sont régulées par le cuivre ont été identifiées dans l'organisme Gram-positif Lactococcus lactis (21), et des efforts supplémentaires seront nécessaires pour une compréhension approfondie de la manipulation du cuivre par les bactéries.
L'étude des propriétés antimicrobiennes des surfaces de cuivre métallique est un développement relativement récent et a pris de l'ampleur lorsque l'Agence de protection de l'environnement (EPA) a enregistré près de 300 surfaces de cuivre différentes comme antimicrobiennes en 2008 (http://www.epa.gov/pesticides/factsheets/copper-alloy-products.htm). Auparavant, un certain nombre d'études ont déjà traité de la cinétique de la destruction par contact lors de l'exposition de bactéries à des surfaces de cuivre et d'alliage de cuivre (14, 28, 29, 43, 44). Table Tableau 11 résume les espèces testées, les procédures d'essai et la cinétique de mise à mort. En général, les microbes ont été inactivés sur le cuivre en quelques heures, mais des paramètres tels que la technique d'inoculation, la température d'incubation et la teneur en cuivre de l'alliage utilisé n'ont généralement pas été étudiés de manière systématique et sont difficiles à comparer entre les études. Néanmoins, quelques principes généraux semblent clairs: une teneur plus élevée en cuivre des alliages (43), température plus élevée (10) et une humidité relative plus élevée (25) a augmenté l'efficacité du meurtre par contact. Les traitements qui abaissaient les taux de corrosion, par exemple l'application d'inhibiteurs de corrosion ou une épaisse couche d'oxyde de cuivre, abaissaient l'efficacité antimicrobienne des surfaces en cuivre (9).
Meurtre par contact des microbes par les surfaces en cuivre
| Espèce | Procédé d'application | Tuer le temps, RTune | Référence |
|---|---|---|---|
| Salmonella enterica | Humide, 4,5 × 106 CFUb | 4 heures | 14 |
| Campylobacter jejuni | Humide, 4,5 × 106 CFUb | 8 heures | 14 |
| Escherichia coli O157 | Humide, (3-4) × 107 CFUc | 65 min | 43 |
| Escherichia coli O157 | Humide, 2,7 × 107 CFUc | 75 min | 29 |
| SARMré (NCTC10442) | Humide, (1-1,9) × 107CFUc | 45 min | 28 |
| EMRSA-1e (NCTC11939) | Humide, (1-1,9) × 107CFUc | 60 min | 28 |
| EMRSA-16e (NCTC13143) | Humide, (1-1,9) × 105CFUc | 90 min | 28 |
| Listeria monocytogenes Scott A | Humide, 107 CFUc | 60 min | 44 |
| Mycobacterium tuberculosis | Humide, 2,5 × 107 CFUF | 5 à 15 joursg | 24 |
| Candida albicans | Humide,> 105 CFUF | 60 min | 24 |
| Klebsiella pneumoniae | Humide,> 107 CFUF | 60 min | 24 |
| Pseudomonas aeruginosa | Humide,> 107 CFUF | 180 min | 24 |
| Acinetobacter baumannii | Humide,> 107 CFUF | 180 min | 24 |
| SARM | Humide,> 107 CFUF | 180 min | 24 |
| Virus de la grippe A (H1N1) | Humide, 5 × 105 virush | 6 h, diminution de 4 log | 30 |
| C. difficile (ATCC 9689) cellules végétatives et spores | Humide, 2,2 × 105 CFUc | 24 à 48 heures | 40 |
| C. difficile NCTC11204 /R20291 cellules végétatives | Humide, (1-5) × 106 CFUje | 30 minutes | 42 |
| C. difficile spores dormantes | Humide, 8 × 106 CFUje | Non affecté en 3 h | 42 |
| C. difficile germination des spores | Humide, 8 × 106 CFUje | 3 h, diminution de 3 log | 42 |
| Pseudomonas aeruginosa PAO1 | Humide, 2,2 × 107 CFUj | 120 min | 10 |
| SARM NCTC 10442 | Humide, 2 × 107 CFU | 75 min, 7 log de diminution | 25 |
| Escherichia coli W3110 | Sec, 109 CFUje | 1 minute | 12 |
| Acinetobacter johnsonii DSM6963 | Sec, 109 CFUk | Quelques minutes | 12 |
| Pantoea stewartii DSM30176 | Sec, 109 CFUje | 1 minute | 12 |
| Pseudomonas oleovorans DSM 1045 | Sec, 109 CFUk | 1 minute | 12 |
| Staphylococcus warnerii DSM20316 | Sec, 109 CFUk | Quelques minutes | 12 |
| Brachybacterium conglomeratum DSM 10241 | Sec, 109 CFUk | Quelques minutes | 12 |
| Aspergillus flavus | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 120 heures | 41 |
| Aspergillus fumigatus | Humide, (2-300) × 105les sporesc | > 120 h | 41 |
| Aspergillus niger | Humide, (2-300) × 105les sporesc | > 576 heures | 41 |
| Fusarium culmonium | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 24 heures | 41 |
| Fusarium oxysporum | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 24 heures | 41 |
| Fusarium solani | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 24 heures | 41 |
| Penicillium crysogenum | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 24 heures | 41 |
| Candida albicans | Humide, (2-300) × 105les sporesc | 24 heures | 41 |
| Enterococcus hirae ATCC 9790 | Humide, 107 CFUc | 90 min | 27 |
| Différent Enterococcus spp. | Humide, 106 CFUF | 60 min | 39 |
| Candida albicans | Sec, 106 CFUk | 5 min | 31 |
| Saccharomyces cerevisiae | Sec, 106 CFUk | 30 s | 31 |
Dans la plupart des études sur la destruction par contact, une technique d'inoculation «humide» a été utilisée en appliquant généralement 20 µl de suspensions cellulaires sur des coupons. Bien qu'il s'agisse d'une approche valide pour les tests en laboratoire, elle pourrait ne pas imiter bien les surfaces de cuivre sèches rencontrées dans les environnements de soins de santé. Dans une autre méthode «sèche», un petit volume de liquide est appliqué sur des coupons avec un coton-tige. Le film mince de liquide s'évapore en quelques secondes et permet un contact direct de toutes les cellules avec la surface métallique. Dans ces conditions, E. coli et d'autres bactéries ont été inactivées quelques minutes après l'exposition (11-13). Cela suggère que les surfaces de cuivre métallique sèches sont encore plus antimicrobiennes que les surfaces humides, ce qui soulève des questions intéressantes sur le mécanisme de la destruction par contact.
Certaines bactéries Gram-positives, telles que les membres de la Bacilli et Clostridia, forment des endospores qui peuvent résister à la chaleur, aux radiations, à la dessiccation, aux produits chimiques dénaturants, etc. Ainsi, les endospores posent un réel défi aux procédures aseptiques. Clostridium difficile est un pathogène important du groupe des bactéries sporulantes et conduit à des maladies comme la diarrhée et la colite. L'excrétion d'endospores par les personnes infectées peut contaminer les surfaces et générer un réservoir à long terme pour la transmission. Malgré la robustesse de ces spores, une destruction par le cuivre métallique a été signalée dans certains cas. Dans une étude, les spores viables se sont avérées diminuées de 99,8% en 3 h sur du cuivre solide (42), tandis qu'une inactivation complète des spores en 24 à 48 h a été rapportée dans une deuxième étude (40). De toute évidence, les endospores sont plus résistantes à la destruction par contact par le cuivre que les cellules végétatives, mais la destruction peut encore se produire et justifier ainsi l'utilisation stratégique du cuivre pour freiner la propagation des C. difficile.
Quel est le mécanisme de la destruction par contact? On ne peut pas encore répondre clairement à cette question, mais un certain nombre de facteurs contribuant au meurtre par contact ont été identifiés. Dans l'inoculation humide des surfaces de cuivre avec des bactéries, les systèmes homéostatiques de cuivre de la cellule semblent jouer un rôle. Pseudomonas aeruginosa PAO1 supprimé dans le cinR gène, codant pour un régulateur sensible au cuivre, ou le cinA gène, codant pour une protéine de type azurine impliquée dans la résistance au cuivre, a été tué plus rapidement sur les surfaces en cuivre que le type sauvage (10). De même, un Enterococcus hirae mutant supprimé dans le gène de la pompe d'exportation de cuivre, flic, a été tué au bout de 75 min, tandis que l'inactivation complète du type sauvage a pris 90 min. Dans E. coli, enfin, suppression de trois systèmes, cueO (codant la cuivre oxydase périplasmique), cus (codant un système d'efflux de cuivre périplasmique), et copA (codant une pompe d'extrusion de cuivre cytoplasmique), conduit à une cinétique de destruction plus rapide que pour le type sauvage, préincubé avec du cuivre pour exprimer les gènes homéostatiques du cuivre (10, 13). La préincubation avec du cuivre a également augmenté le temps de mise à mort E. coli transportant le plasmide pco système de résistance en cuivre (13). De toute évidence, les systèmes de résistance bactérienne au cuivre n'offrent pas de protection contre la destruction par contact, mais ils prolongent la survie. Cela suggère l'implication des ions cuivre dissous dans le processus de mise à mort (Fig. (Fig. 1).1). Ceci est en outre soutenu par l'effet de la composition du milieu sur la destruction par contact. L'application des cellules aux surfaces de cuivre dans le tampon Tris a considérablement amélioré la destruction par contact, et beaucoup plus de cuivre a été dissous par le tampon Tris que par l'eau ou le tampon phosphate (27). Bien que le milieu épuisé ait dissous autant de cuivre que le tampon Tris, ce cuivre était probablement étroitement lié aux composants du milieu et n'était pas biodisponible et n'a donc pas accéléré la destruction par contact. Pour E. coli, il a été montré que les chélateurs du cuivre protégeaient les cellules de la destruction par contact (13). Toutes ces observations confirment le rôle des ions cuivre libres libérés en surface dans la destruction par contact, mais elles ne sont clairement pas le seul déterminant du processus.
Caricature des événements provisoires de la mise à mort par contact. (A) Le cuivre se dissout de la surface du cuivre et endommage les cellules. (B) La membrane cellulaire se rompt à cause du cuivre et d'autres phénomènes de stress, entraînant une perte de potentiel membranaire et de contenu cytoplasmique. (C) Les ions cuivre induisent la génération d'espèces réactives de l'oxygène, qui causent des dommages supplémentaires aux cellules. (D) L'ADN génomique et plasmidique se dégrade.
Des études récentes ont montré que de grandes quantités d'ions cuivre étaient absorbées par E. coli sur 90 min, lorsque les cellules ont été appliquées à des coupons de cuivre dans une goutte debout. Lorsque les cellules étaient plaquées sur cuivre par la méthode sèche, l'accumulation d'ions cuivre par les cellules était encore plus dramatique, atteignant une faible concentration molaire, soit 27 fois le niveau observé par placage humide, en une fraction du temps. Le niveau d'ions cuivre des cellules est resté élevé tout au long de la phase de mise à mort, ce qui suggère que les cellules sont submergées par leur cuivre intracellulaire (11). Un autre facteur qui influence la survie des cellules sur le cuivre métallique est le stress oxydatif. La génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) est probablement médiée par un cycle redox entre les différentes espèces de cuivre, Cu (0), Cu (I) et Cu (II). L'absence d'oxygène n'a pas inhibé la destruction par contact des E. coli mais a doublé le temps nécessaire pour tuer complètement 109 cellules de 1 à 2 min dans la méthode de placage à sec (13). Cela indique que le stress causé par les espèces réactives de l'oxygène est un autre facteur contribuant à la destruction par contact.
Le sort de l'ADN lors de la destruction par contact par le cuivre a également été étudié. Selon une étude, l'ADN est une cible majeure de la toxicité du cuivre, conduisant à une fragmentation rapide de l'ADN et à la mort cellulaire (39). Cela contraste avec les découvertes récentes d'Espirito Santo et al., Qui suggèrent que le principal dommage aux cellules lors de la destruction par contact est un dommage à la membrane (11). Il est probable que les dommages à l'ADN ne surviennent qu'en tant qu'événement secondaire après la mort cellulaire. Il a pu être démontré que les dommages membranaires par le cuivre ne s'accompagnaient pas d'une augmentation du taux de mutation ou de la fragmentation de l'ADN. Deinococcus radiodurans est une bactérie qui est exceptionnellement résistante aux rayonnements ionisants en raison de sa capacité à réparer même l'ADN très fragmenté. Remarquablement, D. radiodurans était aussi sensible que E. coli au contact de la destruction par le cuivre (11). Dans l'état actuel des connaissances, il apparaît que la destruction par contact procède par des dommages successifs de la membrane, un afflux de cuivre dans les cellules, des dommages oxydatifs, la mort cellulaire et la dégradation de l'ADN (cf.Fig. Fig. 1).1). De toute évidence, cette séquence d'événements est encore provisoire et des travaux supplémentaires sur la destruction par contact sont nécessaires pour offrir un aperçu moléculaire plus détaillé du processus.
La manière dont la saleté, le nettoyage, l'exposition aux produits chimiques et le ternissement affectent les propriétés antimicrobiennes du cuivre n'a pas encore été étudiée en détail. Dans une étude où les surfaces de cuivre ont été inoculées avec des bactéries dans des solutions à 1% d'albumine, séchées, puis nettoyées avec de l'éthanol à 70% ou de l'hypochlorite de sodium à 1%, il y avait une accumulation de résidus et une diminution concomitante de l'efficacité de destruction (1). D'autre part, il a été signalé que les surfaces de cuivre restaient actives lorsqu'elles étaient souillées (42). De plus, il a été trouvé qu'il n'y avait aucune réduction de l'efficacité de destruction sur 30 cycles d'inoculation bactérienne, suivis d'un nettoyage avec une solution détergente non ionique à 1% (M. Solioz et C. Molteni, observations non publiées). D'après ce que l'on sait du mécanisme de destruction par contact, il apparaît clairement qu'une surface de cuivre propre, exempte d'oxyde, de cire ou d'autres agents de revêtement, sera toujours active dans la destruction par contact. Une tâche future sera d'établir des protocoles reproductibles pour le nettoyage des surfaces en cuivre de manière à maintenir une efficacité maximale dans la destruction par contact.
Les surfaces tactiles que l'on trouve couramment dans les hôpitaux, telles que les poignées de porte, les plaques tactiles, les barrières de lit, les boutons d'appel, les sièges de toilettes, etc., peuvent être fortement contaminées par des microbes. Il a été démontré que des germes tels que Staphylococcus aureus et Acinetobacter spp. peut persister sur de telles surfaces pendant des mois (17). Un nettoyage fréquent et efficace, combiné à une bonne hygiène des mains, diminue la transmission des infections, mais une élimination complète semble impossible (6). Avec la propagation mondiale d'organismes résistants aux antibiotiques comme résistants à la méthicilline S. aureus (SARM) ou plus récemment les souches de New Delhi métallo-bêta-lactamase (NDM), les infections nosocomiales dangereuses sont devenues une préoccupation majeure pour les hôpitaux. On peut estimer qu'en 2006, il y a eu environ 720 000 infections nosocomiales aux États-Unis, entraînant 125 milliards de dollars de frais supplémentaires d'hospitalisation et plus de 74 000 décès (base de données sur les infections nosocomiales en Pennsylvanie [http://www.phc4.org/]). Ces chiffres soulignent la nécessité de nouvelles approches de l'hygiène hospitalière, et le cuivre antimicrobien promet de fournir une telle approche pour compléter les mesures d'hygiène actuelles.
L'acier inoxydable est le métal principalement utilisé dans les environnements de soins de santé en raison de son apparence «propre» et de sa résistance à la corrosion. Cependant, il n'y a aucun avantage antimicrobien inhérent à l'utilisation de ce métal (19). Les surfaces en cuivre, avec leurs propriétés auto-désinfectantes, pourraient être considérées comme une contribution importante à la lutte contre les infections. Ainsi, l'utilisation de surfaces en cuivre métallique antimicrobien est susceptible de fournir une protection contre les microbes infectieux en réduisant la contamination de surface, comme cela a été récemment démontré dans des essais cliniques réussis. Des essais hospitaliers sont actuellement en cours dans le monde entier et les premiers résultats ont été rapportés (3, 23, 26).
L'essai de 10 semaines de l'hôpital Selly Oak à Birmingham, au Royaume-Uni, a été réalisé avec des surfaces en cuivre et des surfaces de contrôle dans le même service. Cette approche a été choisie pour réduire le biais potentiel dans le défi microbien au cuivre et aux surfaces de contrôle (3). De plus, après 5 semaines, les surfaces et éléments contenant du cuivre et non contenant du cuivre ont été interchangés afin de réduire davantage le biais. La contamination bactérienne d'un siège de toilette en composite revêtu de cuivre (70% Cu), de poignées de robinet en laiton (60% Cu) et d'une plaque de poussée de porte en laiton (70% Cu) a été comparée à celle d'articles équivalents avec du plastique, chromé, ou surfaces en aluminium. Le nombre médian de bactéries récupérées sur les surfaces des articles contenant du cuivre était de 90% à 100% inférieur à celui des surfaces de contrôle. Alors que le SARM et C. difficile n'ont pas été isolés dans cette étude, sensibles à la méthicilline S. aureus (MSSA), résistant à la vancomycine Enterococcus (VRE), et E. coliont été trouvés uniquement sur les surfaces de contrôle, mais pas sur les surfaces en cuivre.
Il est à noter que contrairement aux études de laboratoire, dans lesquelles les surfaces de cuivre inutilisées sont généralement testées, cet essai hospitalier a utilisé des surfaces «âgées». Les éléments à tester ont été installés au moins 6 mois avant le début de l'étude. Cela a également permis au personnel domestique et aux travailleurs de la santé de s'habituer aux luminaires contenant du cuivre. De plus, cela confirme l'idée que les surfaces en cuivre ne perdront pas leur activité antimicrobienne au fil du temps. Néanmoins, des études à long terme sont encore nécessaires pour évaluer la durabilité des propriétés antimicrobiennes des surfaces en cuivre sur plusieurs années.
Un deuxième essai hospitalier a été contracté dans une clinique de soins de santé primaires sans rendez-vous à Grabouw, une région rurale du Cap occidental, en Afrique du Sud (23). Ici, une salle de consultation plutôt qu'un service médical a été réaménagée avec des surfaces en cuivre. Dans cette pièce, les objets en contact fréquent avec les patients et le personnel, tels que les bureaux, les chariots, le dessus d'une armoire et les appuis de fenêtre, étaient recouverts de feuilles de cuivre. Pendant 6 mois, les surfaces ont été échantillonnées toutes les 6 semaines pendant une période de 4,5 jours, avec plusieurs échantillonnages par jour. Une réduction globale de 71% de la charge bactérienne des surfaces de cuivre a été observée par rapport à celle des surfaces de contrôle, avec un nombre total moyen de colonies significativement plus faible pendant les jours ouvrables et pendant la nuit (23). Il est intéressant de noter que des nombres comparables de bactéries ont été comptés lorsque les surfaces sont restées intactes pendant les week-ends (71 h), mais ce phénomène n'a pas été étudié plus avant.
Enfin, dans l'essai allemand à l'hôpital Asklepios de Hambourg, les surfaces tactiles dans les chambres des patients, les salles de repos et les salles du personnel dans un service oncologique / pneumologique et un service gériatrique ont été réaménagées avec du laiton (un alliage cuivre / zinc). Les salles de contrôle ont conservé les poignées de porte et les plaques de poussée en aluminium et les interrupteurs en plastique (26). La durée totale de cet essai était de 32 semaines, également divisées en mois d'été et d'hiver. Le nombre de bactéries aérobies hétérotrophes sur ces surfaces a été déterminé une à deux fois par semaine. La présence de ciprofloxacine résistante Staphylocoque (CRS) en tant qu'organisme indicateur de pathogènes nosocomiaux résistants à plusieurs médicaments a été déterminé. Après l'échantillonnage chaque matin, toutes les surfaces ont été nettoyées avec un désinfectant. Des échantillons supplémentaires ont été prélevés immédiatement après le nettoyage et 3, 6 et 9 h plus tard. Sur les deux moitiés de l'essai, il y avait une réduction moyenne de 63% de la charge bactérienne sur les surfaces en cuivre par rapport aux témoins. Les résultats étaient significatifs pour les poignées de porte, qui présentaient la charge microbienne globale la plus élevée. Les nombres bactériens récupérés des interrupteurs d'éclairage en cuivre et en plastique étaient similaires. Aucune différence significative dans la survie du SRC sur les surfaces en cuivre et sans cuivre n'a été observée, mais en moyenne, le nombre de cellules provenant du cuivre était inférieur. Fait intéressant, le repeuplement des surfaces par les microbes s'est produit à des rythmes différents. Pour les surfaces en cuivre, le taux moyen de repeuplement était inférieur à la moitié de celui des surfaces de contrôle, documentant les propriétés antibactériennes des surfaces en cuivre.
Les résultats sont toujours attendus des essais au Memorial Sloan-Kettering Cancer Center à New York City, NY, à la Medical University of South Carolina à Charleston, SC, au Ralph H.Johnson VA Medical Center à Charleston, à l'hôpital del Cobre de Calama à Chili et l'hôpital universitaire de Kitasato au Japon. Dans les essais hospitaliers décrits jusqu'à présent, seules les bactéries aérobies hétérotrophes ont été évaluées. Il serait intéressant de mener des essais similaires dans lesquels les bactéries anaérobies, y compris les formateurs d'endospores et les microbes eucaryotes, sont également évaluées, car ces microbes posent leurs propres défis uniques.
Les propriétés antimicrobiennes des surfaces en cuivre sont désormais fermement établies. Les essais en milieu hospitalier ont montré une réduction du nombre de bactéries, indiquant que les surfaces en cuivre sont un outil supplémentaire prometteur aux côtés d'autres mesures d'hygiène pour réduire le nombre et la gravité des infections nosocomiales. À ce stade, des études supplémentaires seraient utiles pour déterminer le moyen le plus rentable d'assurer une protection maximale dans les hôpitaux. Par exemple, est-ce que seuls les sites très fréquentés devraient être en cuivre, comme les poignées de porte, les robinets et les barrières de lit, ou la majorité des surfaces accessibles devraient-elles être en cuivre? De plus, différents alliages de cuivre doivent être testés non seulement pour leur efficacité mais aussi pour leur attrait esthétique. Enfin, les propriétés antimicrobiennes des surfaces en cuivre doivent être intégrées à d'autres méthodes de désinfection et au concept général d'hygiène d'un établissement de santé. Des mesures supplémentaires, telles que l'ajout de germes de spores aux solutions de nettoyage pour améliorer la destruction des spores, méritent également une enquête plus approfondie.
La résistance bactérienne est une préoccupation majeure dans le contrôle des infections. Existe-t-il des bactéries naturellement réfractaires à la destruction par contact du cuivre? On sait que des bactéries vivantes peuvent être isolées à partir de surfaces contenant du cuivre, et dans une étude récente, 294 isolats de pièces de monnaie européennes de 50 cents ont été étudiés en ce qui concerne la résistance au cuivre. Certains isolats présentaient en effet une survie prolongée (1 à 3 jours) sur des surfaces de cuivre sèches mais pas sur des surfaces de cuivre humides, mais aucune des souches n'était exceptionnellement résistante au cuivre en culture (12). La survie des pièces contenant du cuivre semblait être la conséquence de la formation d'endospores, de la survie sur des plaques de saleté ou d'une capacité particulière à supporter une surface de cuivre métallique sèche. Bien que cette dernière propriété rare ne soit pas encore comprise, l'apparition généralisée de bactéries résistantes à la destruction par contact semble peu probable pour les raisons suivantes: (i) l'ADN plasmidique est complètement dégradé après la mort cellulaire par destruction par contact, empêchant le transfert des déterminants de la résistance entre les organismes (39), (ii) la destruction par contact est très rapide et les cellules ne se divisent pas sur les surfaces en cuivre, ce qui empêche l'acquisition de résistance, et (iii) les alliages de cuivre et de cuivre sont utilisés par l'homme depuis des milliers d'années, mais aucune bactérie ne résiste totalement des meurtres par contact ont été découverts.
Soutien financier de la Fondation nationale suisse (subvention 3100A0_122551 à MS), subvention pilote NIH P20 RR-017675 du Centre national des ressources de recherche (à GG), subvention des instituts nationaux de santé GM079192 (à CR), subventions de l'Association internationale du cuivre à GG, CR et MS, et une subvention du secrétaire d'État suisse à l'éducation et à la recherche (à MS) sont grandement appréciés. L'équipement du laboratoire de G.G. a été acheté avec les fonds de développement de la recherche biomédicale de Nebraska Tobacco Settlement.
Le contenu de ce travail est de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les vues officielles du NIH.
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