La désinfection à l'acide hypochloreux (HOCL) : le nouveau gold standard ? Hypochlorous acid (HOCL): New gold standard ?

Introduction

La préparation HOCl réalisée en faisant passer de l'électricité à travers une solution d'eau salée a été découverte dans les années 1950, bien que l'électrolyse soit connue depuis le XIX^e siècle. Ce produit est largement utilisé aux États-Unis, en Russie et dans de nombreux pays asiatiques (Japon, Corée, etc.) mais il est curieusement ignoré, ou disons confidentiel, en Europe.

L'acide hypochloreux est un acide faible instable, à un pH presque neutre de formule chimique HOCl qui n'existe qu'en solution, où l'atome de chlore est à l'état d'oxydation +1. Il est formé par dissolution du dichlore dans l'eau à partir de sel hypochlorite de sodium (NaClO) ou hypochlorite de calcium (Ca(ClO)₂). HOCL est utilisée comme oxydant, désodorisant, désinfectant, et maintenant employé dans les soins de santé, la sécurité alimentaire, le traitement de l'eau (dans les piscines par exemple), l'assainissement en général ou comme agent de blanchiment. L'acide hypochloreux est une molécule métastable (état instable, dont la vitesse de transformation vers la stabilité est très lente), il peut revenir à l'eau salée ou se convertir en hypochlorite. Les molécules HOCl ne sont désactivées que lorsqu'elles sont exposées à une surface organique ou à l'oxygène de l'air. HOCl est un oxydant puissant qui est efficace contre les bactéries, les champignons et les virus envahissants. Lorsque cette eau électrolysée est alcaline, elle est propre à la consommation, et lorsqu'elle est acide, elle est indiquée pour la désinfection (pour mémoire : par rapport à l'eau pure, un milieu acide sera caractérisé par la présence d'ions (H+) supérieurs aux ions OH- donc un pH inférieur à 7. La solution sera basique s'il y a davantage d'ions hydroxydes OH-). La concentration à utiliser dépend de l'application. La désinfection des aliments est très efficace à 20-30 ppm, mais la FDA permet d'utiliser des concentrations de 60 ppm sans nécessiter de post-rinçage. Pour la désinfection des surfaces, les concentrations seront de 200 ppm. La désinfection de l'eau de consommation est efficace à 1-2 ppm, et jusqu'à 4 ppm sans risque (pour rappel 10 ppm = 10 mg/l).

HOCL : un produit de nos cellules de défense

HOCl est fabriquée naturellement chez l'homme et tous les mammifères par les globules blancs, c'est notre première ligne de défense pour la guérison et la protection des plaies contre les agents pathogènes microbiens envahissants. Les granulocytes neutrophiles activés par la peroxydation de la myéloperoxydase Cl-dépendante produisent de l'acide hypochloreux utilisé pour détruire des bactéries (Harrison et Schultz, 1976 ; Thomas, 1979 ; Albrich et al., 1981). Par exemple, Escherichia coli, exposée à l'acide hypochloreux, perd sa viabilité en moins de 100 ms du fait de l'inactivation de nombreux systèmes vitaux (Rakita et al., 1990). L'acide hypochloreux provoque une inhibition totale de la croissance bactérienne en 5 mn (McKenna et Davies, 1988). Cependant, la concentration de HClO requise pour obtenir une propriété bactéricide est très dépendante de la concentration bactérienne initiale (Knox et al., 1948). Le principal facteur responsable de l'activité bactéricide de cette solution est la concentration en chlore actif (Nisola et al., 2011). Expérimentalement, il a été estimé que 10⁶ neutrophiles stimulés in vitro pourraient produire 0,1 μM d'HOCl (Knox et al., 1948). Cette quantité de HOCL pourrait détruire 1,5 × 10⁷ Escherichia coli en moins de 5 mn (Lapenna et Cuccurullo, 1996) (^fig. 1).

Préparation de HOCL

Lorsque HOCL est préparée avec un dispositif domestique, le mode de conservation optimal est le stockage à l'abri de la lumière et de l'air dans un endroit frais à 4 ^oC. Ishihara et al. (2017) ont montré qu'une solution de HOCL (200 ppm pH 6), préparée pour évaluer sa stabilité et son efficacité antimicrobienne, était instable aux rayons ultra-violets, aux rayons de soleil, au contact de l'air et à une température élevée (≥ 25 ^oC). Le stockage est préconisé dans le noir à une température < 10 ^oC pour maintenir la concentration moléculaire et l'efficacité antimicrobienne.

Technologie à cellule unique (fig. 2)

Il est possible aussi de produire d'acide hypochloreux à partir d'une technologie de membrane cellulaire.

Des dispositifs très simples et peu onéreux pour une production domestique ou professionnelle sont disponible sur internet, leur fabrication est essentiellement américaine ou asiatique.

Activité antibactérienne et inhibition de la réplication de l'ADN

Les antiseptiques et les désinfectants sont des produits efficaces pour inhiber ou éliminer les micro-organismes indésirables. La notion d'antiseptique est limitée aux produits utilisés sur les tissus vivants, tandis que les désinfectants sont des produits destinés à un usage sur les surfaces inertes. Clark et al. (2006) ont montré qu'une pulvérisation de HOCL en brouillard était efficace pour décontaminer des surfaces avec des germes antibiorésistants tels que Staphylococcus aureus (méticilline résistant) et Acinetobacter. Les principales molécules qui ont un véritable pouvoir désinfectant, et que l'on retrouve dans les eaux électrolysées acide et neutre, sont HClO, ClO- et Cl2. HClO est considéré comme le dérivé chloré possédant la plus grande action bactéricide (Lapenna et Cuccurullo, 1996). En présence de matière organique, les dérivés chlorés réagissent avec les protéines et les acides aminés pour former des N-chloro composés, ce qui inhibe leur action antimicrobienne. L'eau ionisée permet d'éliminer près de 99,96 % des bactéries pathogènes dont Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli et Staphylococcus.

Récemment, l'hypothèse de l'inactivation des bactéries par HOCl liée à l'inhibition de la réplication de l'ADN a été proposée. En présence de HOCL, il est observé que la synthèse de l'ADN dans les bactéries diminue fortement, précédant l'inhibition de la synthèse des protéines, ceci pouvant expliquer la perte de viabilité des cellules (Guercif, 2016 ; Rakita et al., 1990). Par exemple, pour E. coli, les myélopéroxydases réduisent la capacité des membranes d'E. coli à se lier à des séquences d'ADN hémi-méthylées contenant le chromosome à l'origine de la réplication (oriC). La liaison de oriC à la membrane d'E. coli serait donc un élément essentiel, dans l'ordre, de la réplication de l'ADN chromosomique (Rosen et al., 1990).

L'origine de la réplication du génome bactérien (oriC dans E. coli) se trouve donc liée à des protéines de la membrane cellulaire. En présence de HOCL, l'affinité de oriC avec des membranes extraites diminue, cette diminution étant à relier avec la baisse de viabilité. Rosen et al. (1990) comparent la concentration de HOCL et l'inhibition de la réplication de l'ADN de plasmides ayant des origines de réplication différentes. Ils constatent que certains plasmides présentent un retard dans l'inhibition de la réplication par rapport aux plasmides contenant oriC. Les auteurs proposent que HOCL inactive les protéines membranaires impliquées dans la réplication de l'ADN, et que c'est cette inactivation qui est à l'origine de l'effet bactéricide de l'acide hypochloreux.

Activité virucide

HOCL, d'après plusieurs études concordantes, est efficace contre de nombreux virus, dont les fameux coronavirus. HOCL est efficace contre les virus de l'hépatite B, de l'influenza, du VIH-1, de l'herpès et des norovirus (Gunayden et al., 2014). L'acide hypochloreux à 20 ppm de concentration et pH 6,1 est suffisant à éliminer 100 % d'une souche H1N1 en moins de 15 secondes à température ambiante. L'effet virucide de deux types d'eau électrolysée, l'eau électrolysée acide (AEW) et la neutre (NEW), a été évalué par Tamaki et al. (2014) sur des virus aviaires très pathogènes tel que H5N1 et celui moins pathogène H9N2. On observe une diminution irréversible (> 5-log) après une minute avec l'eau électrolysée neutre (NEW) contenant du CL2 libre à une concentration ≥ 43 ppm, mais pas à une concentration < 17 ppm. La concentration optimale pour avoir une action virucide est estimée à 40 ppm. En revanche, la diminution > 5-log après une minute est obtenue avec EAW avec une concentration de 72 ppm.

Les norovirus (NVs) sont la cause la plus fréquente d'éclosion d'épidémie de gastro-entérites via des contacts sur des surfaces contaminées avec des matières fécales, la consommation d'aliments ou d'eau infectés. D'une façon générale, la transmission peut être directe de personne à personne (via les mains par exemple) ou indirecte, via tout fomite (tout objet contaminé) et même de façon aéroportée. Les NVs sont stables et persistants, même à petites doses (estimés entre 10 et 100 virions pour 50 % des doses infectieuses pour l'homme) (Oomori et al., 2000). De nombreux désinfectants ont été testés contre ces virus mais leur toxicité constitue une limite à leur utilisation. Park et al. (2007) évaluent l'efficacité d'une solution d'HOCL pour réduire NVs en solution aqueuse, sur des surfaces inertes (des carreaux de céramique poreux et de l'acier inoxydable non poreux).

Les auteurs ont également évalué l'efficacité d'un brouillard d'HOCL dans un large espace sur coliphage MS2 et murine NV. Sur la céramique et sur l'acier, une solution de 20 à 200 ppm d'HOCL permettait d'obtenir une réduction ≥ 99,9 % (≥ 3-log₁₀) des NVs en 10 mn. HOCL diffusée en brouillard réduit le potentiel infectieux de NVs et MS2 jusqu'à 99,9 % (3-log₁₀) indépendamment des supports, de l'orientation et de la localisation. HOCL est donc efficace aussi bien en liquide que sous forme de brouillard pour inactiver NVs, responsable de 80 à 90 % des gastro-entérites. Des dispositifs produisant ces brouillards désinfectants sont utilisés depuis longtemps dans les pays asiatiques et aux États-Unis. Ceci peut avoir un impact très important dans des lieux confinés tels que les bureaux, les bateaux de croisières ou des hôtels (voir les événements récents relatés dans la presse grand public).

Décontamination du matériel médical non stérilisable et des surfaces

Les hôpitaux sont de plus en plus confrontés à des problèmes de souches bactériennes résistantes et quand il s'agit de désinfecter des matériels très sensibles, électroniques, par exemple pour le diagnostic vasculaire, les scanners et les IRM, le choix doit se porter sur des produits d'action rapide, sans résidu toxique et sans dommages sur les composants électroniques. L'eau électrolysée neutre (EOW) semble être le produit de choix tant pour les locaux que pour les équipements. Une étude de 2015 (Pintaric et al., 2015) a évalué l'aérosolisation d'EOW dans des salles avec des équipements de scanners et d'IRM. La présence de micro-organismes avant et après était enregistrée avec un système d'échantillonnage de l'air et des sédiments. Le total des sédiments et corps (TBC) retrouvés était évalué en absolu et en valeurs log. Les résultats montrent que le nombre de micro-organismes retrouvés était très faible, avec une réduction de TBC entre 78,99-92,50 % ou 50,50-70,60 % en log values. Cette étude montre qu'EOW est parfaitement efficace pour désinfecter les salles et les surfaces en réduisant significativement les bactéries pathogènes et les risques d'infection à l'hôpital. L'aérosolisation avec EOW était totalement sans risque pour le personnel et pour les équipements. Plusieurs équipes ont évalué l'eau électrolysée fortement acide (SAEW) pour stériliser du matériel d'examen endoscopique. Des résidus de virus de l'hépatite B (HBV+) et C (HCV+) après examen de patients positifs ont été évalués après nettoyage et désinfection d'endoscopes avec SAEW sur 109 endoscopies gastriques hautes. Les tests ont été effectués par PCR. Après chaque examen, la surface des endoscopes était aspirée, ensuite chacun était soumis soit à 200 ml d'une solution d'enzyme détergente, soit à SAEW passée à la brosse. Chaque stade était examiné par PCR. Avec une solution de contrôle saline, les résidus de virus étaient détectés sur les endoscopes 39 fois sur 109 pour des patients HBV+, et 20 fois sur 107 pour des patients HCV+. Avec la solution d'enzyme détergente, HBV était détecté 12 fois sur 109 et HCV 6 fois sur 109. En revanche, avec le lavage manuel à la brosse et SAEW, aucun HBV ou HCV n'était retrouvé (Sakurai et al., 2002).

Pour une revue des recommandations de désinfections des matériels dans différents pays, voir l'étude de Oh et Kim (2015), dans laquelle on peut constater qu'HOCL est citée dans toutes les listes de désinfectants (^tableau 1). Plusieurs études retrouvent des résultats similaires pour la désinfection du matériel, dont certaines très récentes (Ogunniyi et al., 2019 ; Boyce, 2016).

Désinfection des units

La contamination des tuyaux et flexibles dans les units dentaires, par des biofilms avec une prolifération de bactéries, de champignons et de protozoaires, est connue de longue date. Plus ces flexibles sont de petits diamètres et en plastique, plus ils sont favorables à la formation de ces biofilms. Le problème est le haut degré d'hygiène qu'exigent aujourd'hui nos équipements car, lors de l'utilisation des seringues à eau ou des instruments rotatifs et ultrasoniques, les risques d'aérosolisations contaminés sont particulièrement importants. Ce risque lié aux aérosols est particulièrement critique en période de pandémie telle que nous la traversons en ce moment avec le covid-19. Comme le montre une étude sortie très récemment (Alkhulaifi et al., 2020), un équipement susceptible de délivrer une solution antiseptique fiable par l'intermédiaire des instruments rotatifs ou des ultrasons pourrait être une partie de la solution vis-à-vis des aérosols. Il s'agit de protéger le praticien, le personnel soignant et le patient de tous risques de contamination.

Le problème peut être aussi la détérioration et l'oblitération de ces canalisations par les biofilms. Tous les praticiens ont connu ce genre de problème. À notre connaissance, seules les sociétés Dürr Dental et Planmeca proposent dorénavant des équipements dotés d'irrigation avec HOCL (Hygowater® pour Dürr Dental et Active-Aqua® pour Planmeca) (Saccuci et al., 2017). Plusieurs études ont montré depuis longtemps l'efficacité de tels dispositifs (Coleman et al., 2009 ; Pankhurst et al., 1998 ; O'Donnelle et al., 2011).

Des procédés de stérilisation de l'eau avec des systèmes plasma ont également été testés avec succès (Noopan et al., 2019) ou très récemment avec de l'eau ozonisée à faible concentration (Okubo et al., 2019). L'eau oxygénée avait également été testée, mais avec des effets contre-indiqués pour les patients (Lin et al., 2011).

En fait, l'utilisation d'HOCL avait été testée depuis longtemps pour les units dentaires. En 1999, Marais et Brözel l'ont évaluée pendant 5 semaines dans 13 units dentaires avec un système d'eau indépendant. En plus de l'élimination des bactéries présentes dans le système d'eau, les auteurs ont montré que cette solution permettait de supprimer complètement le biofilm stagnant dans les conduits (Marais et Brözel, 1999 ; Guercif, 2016). Plus récemment, 13 units dentaires ont été examinés pour une évaluation de la formation de biofilms dans leurs canalisations (Shajahan et al., 2016). Douze ont été équipés pour recevoir une alimentation en HOCL (par un flacon de 200 ml permettant un passage dans toute l'installation jusqu'aux seringues air/eau et aux instruments rotatifs). Un équipement témoin est resté sans modification de son système de canalisation en eau. À l'issue d'une période d'examen de 10 jours, les tuyaux ont été examinés au microscope électronique. Les résultats ne montrent aucun dépôt de biofilm ni de bactéries dans les sections de tuyauteries sous irrigation de HOCL dans les 12 units tests. À l'inverse, dans les tuyauteries de l'unit témoin, on observait une grande colonisation bactérienne avec des espèces filamenteuses. Une autre étude plus récente de la même équipe vient confirmer les résultats (Shajahan et al., 2017). Sur 20 équipements, 10 sont équipés du système de désinfection avec HOCL et 10 sont témoins. Dans toutes les sections de flexible des équipements tests, aucun biofilm n'a été retrouvé alors que dans les flexibles des équipements témoins, les biofilms se forment à partir du premier jour.

À partir du moment où HOCL se révèle un désinfectant particulièrement efficace sur les bactéries pathogènes et les virus et non toxique, non irritant pour les muqueuses, il pourrait être le désinfectant de choix pour les canalisations des units dentaires.

Désinfection des plaies

Wang et al. (2007) ont évalué, chez l'animal, une solution de HOCL, à un pH entre 3,5 et 4, préparée à partir de NaCL à 0,9 % et HCL dilué. Sur des lapins, HOCL a été testée dans les yeux à différentes concentrations, 0,01 %, 0,03 %, et 0,1 %, comparé à une solution de bétadine ophtalmique à 5 % toutes les 8 heures pendant 72 heures. D'autres contrôles étaient réalisés aussi avec une solution saline neutre. Par ailleurs, sur d'autres animaux (rats et porcs nains), des plaies étaient réalisées pour retarder la cicatrisation par abrasion. Les plaies et la cicatrisation chez ces animaux étaient évaluées avec les signes cliniques, le poids, la prise de nourriture, les examens de sang et d'urine, et une observation microscopique des tissus. Les auteurs précisent que les antiseptiques classiques, NaOCL (solution de Dakin), H2O2, acide acétique, povidone iodée, etc., restent très largement utilisés aujourd'hui. Néanmoins, ils ont pratiquement tous une cytotoxicité qui peut retarder la cicatrisation, ce qui pousse certains experts à rejeter leur utilisation, par exemple pour les ulcères chroniques. Dans la présente étude, la solution de HOCL aux différentes concentrations s'est montrée non irritante et non sensibilisante sur les yeux. Sur les plaies, il n'y a eu aucune réaction cutanée. L'absorption et la toxicité systémique semblent insignifiantes, et sur les observations au microscope, la cicatrisation des plaies semble parfaitement normale et conséquente. Pour les auteurs, la solution de HOCL a un potentiel certain pour le contrôle de l'infection des plaies.

Dans des recommandations de chercheurs et de cliniciens datant de 2015 (Armstrong et al., 2015), il est précisé que :

– HOCL était un antiseptique aussi efficace que la plupart de ceux utilisés couramment, et ce à partir de nombreuses études in vitro, mais surtout sans en avoir la cytotoxicité ;

– HOCL était sûre et non toxique ;

– HOCL était efficace pour prévenir et traiter différents types de plaies.

D'après la résolution des infections et l'amélioration de la cicatrisation en général, il semble qu'il y a une évidence forte pour l'utilisation de HOCL chez les diabétiques pour les infections des pieds dont ils sont souvent la cible, une évidence modérée pour l'utilisation pour les plaies chirurgicales septiques, et une évidence faible pour les ulcères veineux des jambes, et enfin pas d'évidence pour les brûlures. Le groupe de travail recommande l'utilisation de HOCL intralésionnelle pendant au moins 15 mn après nettoyage de la plaie (Armstrong et al., 2015). D'autres études confirment depuis longtemps l'intérêt de HOCL (Sevgi et al., 2013 ; Robson et al., 2007 ; Chen et al., 2016 ; Sauer et al., 2009), sauf peut-être pour les brûlures (pour revue sur les antiseptiques sur les plaies voir l'excellent article de Cambiaso-Daniel et al. (2018)). La structure dense des biofilms et leur capacité de résistance liée, entre autres, à leur régulation interne, notamment par la production de polymère extra-cellulaire, font qu'ils entraînent des retards de cicatrisation et des infections des plaies. Très récemment, en 2019, une équipe a publié une étude sur l'action HOCL sur des biofilms formés à partir de Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus, et Pseudomonas aeruginosa, qui provoquent des infections de plaies très difficiles à traiter. Pour mémoire, il y a 12 000 morts par an en France d'infections nosocomiales, en grande partie liées à Staphylococcus aureus. Sans que la presse nous fasse un décompte quotidien ! Ces chercheurs ont élaboré un pansement chirurgical produisant une faible concentration de HOCL contrôlée par des microélectrodes au niveau des plaies. HOCL a complètement éradiqué les biofilms de S. aureus, A. baumannii, and P. aeruginosa, respectivement en 3,2 et une heure, sans aucun dommage cytotoxique pour les tissus. Les auteurs concluent en mettant en avant une stratégie de traitement des plaies avec HOCL et sans antibiotique (Kiamo et al., 2019).

Une autre étude in vitro (Salisbury et Percival, 2019) confirme également le potentiel d'une eau électrolysée sur des biofilms de Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa. Dans tous les modèles testés, l'eau électrolysée réduisait les biofilms en 15 mn de contact. La toxicité testée sur des fibroblastes confirme aussi qu'à des dilutions de 50 % et 25 %, cette eau était rigoureusement non toxique, permettant de traiter ainsi des plaies compliquées avec une mauvaise cicatrisation. Plusieurs auteurs, également en 2019, mettent en avant le faible coût des solutions de HOCL par rapport à une efficacité comparable, notamment le Sulfamylon® à 5 %, utilisé en pansement chirurgical en post-opératoire pour les greffes de peau (Foster et al., 2019 ; Odom et al., 2019). Une autre équipe a comparée in vitro l'activité antiseptique de 2 solutions commerciales d'HOCL (Vashe® et PhaseOne®) au Sulfamylon® contre les biofilms bactériens et fongiques, et ce à partir de 6 espèces gram-négatives, 3 gram-positives et 3 espèces de Candida (Harriott et al., 2019). Dans tous les cas, les 2 solutions d'HOCL étaient supérieures au Sulfamylon®.

Zmuda et al., dans une étude in vitro sur des extraits de derme de porc, évaluent l'action de HOCL sur Candida albicans (2020). Ce champignon pénètre les plaies et forme un biofilm. Les biofilms de C. albicans étaient réduits à des niveaux indétectables en 24 h sur les échantillons exposés à un flux d'HOCL, contrairement aux biofilms contrôles.

Une étude qui vient aussi de sortir cette année fait de HOCL le gold standard en chirurgie plastique dans les procédures pré-, péri- et post-traitement (Gold et al., 2020). Le panel très important de cliniciens ayant participé à cette étude en arrive à cette conclusion : l'application topique d'HOCL entraîne une cicatrisation optimale et réduit les cicatrices chéloïdes, contrairement à la chlorhexidine. La solution d'HOCL a des propriétés antibactériennes et antibiofilms.

Il est possible d'utiliser HOCL aussi sur les muqueuses. Herruzo et Herruzo viennent de montrer en début d'année que des faibles concentrations d'HOCL (300 ou 500 mg/L) sont idéales sur les plaies et les muqueuses pendant 5 à 10 mn (2020). Des concentrations plus faibles ou d'autres antiseptiques testés sont moins efficaces. L'efficacité maximum était obtenue avec 1500 mg/L pendant 5 mn.

HOCL en bains de bouche

Lee et Choi ont évalué les effets antibactériens d'une eau électrolysée (EW) à pH 8,4, in vitro et in vivo (2006). EW était mis en contact avec 5 pério-pathogènes (Actinobacillus actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, et Treponema denticola) ou sur des brosses à dents contaminées par ces bactéries pendant 30 s. EW était aussi utilisé en bains de bouche pendant 30 s, sur 16 sujets. Les effets étaient évalués sur des échantillons de salive. L'eau électrolysée réduisait la croissance des pério-pathogènes en culture, sur les brosses à dents et dans la salive, que ce soit les bactéries aérobies ou anaérobies, et ce comparé à une solution témoin. La solution d'EW était donc indiquée en bains de bouche et pour la désinfection des brosses à dents.

Déjà en 1996, une étude avait évalué l'effet d'une eau électrolysée acide (pH de 2,7 et un potentiel d'oxydo-réduction de plus 1000 mV) sur la formation débutante de la plaque sur des échantillons de dentine saine (provenant d'extraction de dent de sagesse), placés dans la bouche de 6 patients, sur le côté droit et gauche de chaque patient et sur les faces buccales et linguales (Ito et al., 1996). Une solution de CHX à 0,2 % servait de comparaison, et une solution saline neutre de témoin. Les patients, de façon randomisée, se brossaient les dents (2 fois par jour) soit avec 30 ml de la solution d'EW, soit CHX, soit avec la solution saline témoin, soit restaient sans brossage pendant 7 jours. Les échantillons de plaque étaient examinés au microscope électronique à balayage. Avec les solutions d'EW et de CHX, seuls des coccis étaient retrouvés, tandis qu'avec la solution saline ou en l'absence de brossage, une plaque avec une formation plus complexe de bactéries était retrouvée. Néanmoins, l'épaisseur de la plaque était de 8,80 mm (grossissement x 2000) avec EW et de 3,90 mm avec CHX, par rapport à 24,97 mm (sans que la différence soit significative) et 25,67 mm, respectivement, pour la solution saline et l'absence de brossage. Les auteurs concluent à une efficacité d'EW pratiquement égale à CHX sans tous les effets secondaires de CHX à long terme.

En 2000, la même équipe a comparé différents types d'eau électrolysée AOW (électrolysée acide), NtOW (E. neutre), et AOW-LC (électrolysée acide avec une faible concentration en chlore) (Shimada et al., 2000). Ces solutions étaient obtenues à partir d'eau du robinet avec des quantités variables de NaCL et HCL. L'étude a comparé les effets bactéricides sur des bactéries cariogéniques et parodontogènes, ainsi que la cytotoxicité vis-à-vis des cellules épithéliales. AOW, NtOW et AOW-LC montraient des effets bactéricides importants. AOW-LC était significativement moins toxique (P < 0,0001) que les deux autres solutions. Les trois solutions avaient des effets anti-plaque équivalents entre eux et similaires aux agents conventionnels.

Castillo et al. ont évalué les effets de HOCL (250 ppm/0,025 % et 500 ppm/0,05 %) et CHX à 0,2 % en bains de bouche sur la viabilité de S. mutans, A. israelii, P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans, E. corrodens, C. rectus, K. oxytoca, K. pneumoniae et E. cloacae (2015). Le pourcentage de bactéries viables était déterminé par sonde moléculaire et par fluorescence (Live/Dead kit®). CHX montrait une meilleure efficacité sur S. mutans, A. israelii, E. corrodens et E. cloacae (p < 0,001), tandis que HOCl était supérieure sur P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans, C. rectus et K. oxytoca (p = 0,001). CHX et HOCl avaient une efficacité similaire sur K. pneumoniae. Les protéines de P. gingivalis et S. mutans étaient affectées de façon similaire avec HOCl et CHX. HOCl se révèle donc une molécule particulièrement intéressante sur les bactéries gram-négatives parodontogènes et sur la formation des biofilms.

Récemment, Kim et Nam ont comparé l'efficacité d'une solution de HOCL légèrement acide (pH 5-6,5 et environ 10 à 30 ppm) obtenue à partir de l'électrolyse d'une solution de HCL (3-7 %) + Nacl diluée dans de l'eau à une solution de chlorhexidine à 0,005 % (CHX) sur l'halitose et les indices d'O'Leary, d'activité carieuse et sur l'efficacité antibactérienne (2018). Les résultats sont significativement meilleurs avec HOCL qu'avec CHX sur l'ensemble des indices. On peut remarquer que la solution de CHX testée était très inférieure aux concentrations recommandées de 0,12 % ou 0,2 %. Par ailleurs, l'évaluation bactérienne avec un microscope à contraste de phase est quelque peu « dépassée » en 2020, où l'activité d'un antiseptique sera d'autant plus probante que testée sur des bactéries spécifiques (S. mutans, A. a, P. gingivalis, etc.). Nous citons néanmoins cette étude car il y en a relativement peu concernant notre spécialité, et en particulier pour les bains de bouche, contrairement à celles qui s'intéressent à la cicatrisation des plaies comme nous l'avons vu dans le chapitre précédant.

Très récemment également, Pasiga et Akbar ont testé 20 étudiants dentaires répartis en 4 groupes pour effectuer des bains de bouche et des gargarismes avec AIW (Alkaline Electrolysed Water) à pH 7, 9, 11,5, et chlorhexidine (concentration non précisée) (2019). L'étude a évalué le pH salivaire, les colonies bactériennes salivaires (CFU/ml) et l'état de la plaque (plaque index Quigley-Hein). Les examens étaient effectués avant le test et à J1, J3 et J7. Les résultats pour la réduction de la plaque étaient meilleurs pour le groupe AIW pH 9, 26 % contre 20 % pour le groupe contrôle CHX (concentration non précisée).

Comme on peut le constater, les résultats avec l'eau électrolysée sont particulièrement encourageants puisqu'on retrouve dans toutes les études sur les bains de bouche une efficacité, pour cette molécule, supérieure ou au moins équivalente aux antiseptiques conventionnels. Il y a malheureusement peu d'études et nous souhaitons que cet article stimule un certain nombre de cliniciens et chercheurs à entreprendre de nouvelles études avec ce produit bactéricide, sans effet secondaire et surtout non toxique.

Traitement des gingivites et parodontites

Bien comprendre le mécanisme d'action de HOCL intracellulaire dans le processus de défense immunitaire par l'intermédiaire des PMN (^fig. 1), en cas d'inflammation ou d'infections bactériennes, nous aide à comprendre l'intérêt de HOCL en solution dans la prévention, entre autres, des maladies parodontales. Plusieurs études nous donnent des éléments de réponse.

Les maladies parodontales de type chronique (ancienne classification de 2004 décrite par les auteurs de cette étude de la même année) sont des maladies multifactorielles liées à des bactéries anaérobies qui entraînent une réponse inflammatoire impliquant entre autres des métalloprotéinases et des cytokines (Mainnemare et al., 2004). Ces auteurs ont étudié l'action de HOCL et de la taurine-N-monochloramine (TauCl). En effet, ces 2 molécules sont les produits terminaux de la réponse inflammatoire des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) dans les explosions respiratoires, bien qu'ils agissent en synergie pour moduler la réponse de celle-ci. Dans l'environnement extra-cellulaire, HOCl et TauCl neutralisent directement l'interleukine 6 (IL-6) et plusieurs métalloprotéinases, tandis que HOCl augmente la capacité des α2-macroglobulines à se lier aux Tumor Necrosis Factor-alpha, IL-2, et IL-6, pour faciliter le relargage de plusieurs facteurs de croissance. TauCl inhibe la production de médiateurs inflammatoires, des prostaglandines, et des oxydes nitriques. HOCl active la tyrosine kinase, générant ainsi une augmentation de la production de composants de la matrice extra-cellulaire, des facteurs de croissance et des médiateurs de l'inflammation. En définitif, HOCl et TauCl semblent avoir un rôle crucial dans le processus inflammatoire des parodontites, offrant ainsi une opportunité de nouveau traitement des parodontites.

Deux études très récentes viennent compléter ces données (Hawkins, 2020 ; Sultana et al., 2020). Celle de Hawkins met en évidence la réactivité entre HOCL et les protéines. Les myélopéroxydases (PMO) sont des péroxydases de l'hème, relarguées par l'activation des cellules immunitaires, formant ainsi des complexes oxydants, dont HOCL, qui sont bactéricides vis-à-vis des bactéries ou de tout pathogène envahissant. En plus de ce rôle, il y a de nombreuses évidences dans plusieurs maladies chroniques inflammatoires, dans lesquelles on observe un niveau élevé de HOCL associé à une modification oxydative des protéines et des dommages tissulaires.

D'un point de vue clinique, HOCL est utilisée depuis longtemps dans les traitements parodontaux, particulièrement en Asie. Il y a plus de 15 ans, Lee et al. ont évalué, sur 40 patients, l'efficacité clinique d'une eau électrolysée à partir d'un dispositif simple (Purister®) sur le contrôle de la gingivite et de la parodontite en complément des mesures d'hygiène mécaniques (2004). Les patients, qui présentaient tous une gingivite ou une parodontite débutante, recevaient un détartrage et des instructions sur les mesures de brossage. Ils étaient ensuite divisés en deux groupes, l'un expérimental faisait un bain de bouche avec HOCL après brossage et l'autre, témoin, sans bain de bouche. Différents indices étaient relevés une semaine après détartrage, dont la profondeur des poches, le niveau d'attache, le saignement au sondage à J0 et à 4 semaines. L'indice gingival et l'indice de plaque étaient relevés au départ, à 2 et 4 semaines. Deux éléments importants étaient retrouvés dans les résultats :

– dans le groupe expérimental (bains de bouche avec HOCL), le GI, le PI, la profondeur des poches et le niveau d'attache montraient une diminution significative par rapport au groupe témoin sans bains de bouche, qui présentait une augmentation significative de ces indices (p < 0,05) ;

– il n'y avait pas de différence significative entre le groupe témoin et le groupe test pour le saignement au sondage, mais une diminution significative dans le groupe test et une augmentation dans le groupe contrôle en fonction de la durée d'expérimentation (p < 0,05).

Les auteurs concluent à l'intérêt de l'eau électrolysée pour prévenir les gingivites et les parodontites.

Kim évalue une solution de HOCL à partir d'eau électrolysée pour son efficacité bactéricide et le contrôle de différentes bactéries buccales (2016). Pour déterminer la meilleure concentration à utiliser quotidiennement, l'auteur a développé un dispositif d'électrolyse avec des électrodes macroporeuses, afin de vérifier rapidement la concentration en chlore (3 à 5 mg L-1). Les résultats ont montré que des niveaux faibles d'HOCL acide présentaient une forte activité bactéricide sur 4 anaérobies (P. gingivalis, P. intermedius, P. nigrescens, F. nucleatum) responsables des parodontites, et sur 5 anaérobies facultatives (S. mutans, S. sobrinus, S. godonii, S. oralis, S. salivarius).

Également en 2016, Chen et al., mais dans une étude in vitro, ont comparé l'efficacité de HOCL à NaOCL (1,3 %) et CHX (0,2 %) pour éliminer des bactéries gram-négatives (E. coli et P. gingivalis), gram-positive (E. faecalis et S. sanguinis), avec des volumes et des durées déterminées (2016). Les observations des souches bactériennes étaient réalisées sur des disques de titane rugueux recouverts des différents biofilms. Les essais avec alamarBlue® (réactif de viabilité cellulaire) et lipopolysaccharides (LPS) étaient examinés après traitement avec les trois solutions. Les résultats montrent que la solution d'HOCL (0,018 %) n'assurait pas une efficacité équivalente à NaOCL (1,3 %) et CHX (0,2 %) avec le même volume et la même durée d'exposition. En revanche, en augmentant le volume de 1 à 4 et la durée du traitement, la solution de HOCL tuait l'ensemble des bactéries. La solution d'HOCL perdait en efficacité si elle était non protégée au contact de l'air. Tous les antiseptiques testés avaient une activité bactéricide sur la majorité des bactéries et sur les disques de titane. Néanmoins, HOCL réduisait davantage la concentration en LPS de P. gingivalis comparée à NaOCL et CHX. Les auteurs suggèrent un traitement possible dans les péri-implantites.

Plus récemment encore, en 2019, une équipe vietnamienne a testé un bain de bouche à base d'eau électrolysée (Dr. ECA®) sur 60 étudiants en chirurgie dentaire avec un groupe test et un groupe témoin (solution saline) (Vo et al., 2019). Le taux de bons indices gingivaux (GI) était de 46,67 % dans le groupe test mais, après 2 et 4 semaines, ce taux était amélioré respectivement à 96,67 % et 100 %. Le pourcentage de patients avec un saignement au sondage au départ était de 63,33 % mais se réduisait à 6,67 % à 2 semaines, et à 3,33 % à 4 semaines. Cependant, les différences entre produits tests et témoins n'étaient pas significatives.

Nous le voyons à nouveau, les résultats démontrés en faveur d'une utilisation préventive de HOCL en parodontologie sont très encourageants, mais trop peu d'études sont encore à notre disposition.

Traitements endodontiques

Apparemment, HOCL a été testée depuis longtemps en endodontie. Horiba et al. ont évalué les changements de pH dans le temps, le potentiel d'oxydo-réduction et la concentration de chlore d'une solution d'eau électrolysée neutre et son activité bactéricide sur des bactéries provenant de canaux infectés (1999). Les variations de pH, de potentiel redox et de concentration en chlore étaient estimées à différents moments et suivant le stockage à l'abri de l'air et de la lumière. L'effet bactéricide était testé à partir de 17 souches de bactéries, dont 15 isolés à partir de canaux infectés et une souche de champignon. Le pH et le potentiel redox de cette eau électrolysée neutre ne variait pas si le stockage était réalisé à l'abri de l'air et de la lumière, néanmoins la concentration en chlore décroissait de 18,4 ppm à 10,6 ppm. Cette eau électrolysée montrait une activité bactéricide et bactériostatique sur l'ensemble des bactéries testées et des champignons.

En 2016, Cheng et al. évaluent les effets d'une eau électrolysée acide forte (SAEW) contre un biofilm d'Enterococcus faecalis (Ef) et son application possible en irrigation intracanalaire en endodontie (2016). Deux systèmes d'évaluation ont été conçus, un par rapport à un flux constant d'Ef via un dispositif de microfluide et un autre pour tester l'action de SAEW sur des biofilms d'Ef statiques sur des lamelles. Des solutions contrôle d'hypochlorite de sodium (NaOCl, 5,25 %) et saline (0,9 %) servaient de témoin. La réduction du comptage bactérien et le changement morphologique des cellules étaient évalués au microscope électronique laser confocal et au microscope électronique à balayage. Les résultats montrent une efficacité équivalente de SAEW sur les biofilms d'Ef statiques et en flux continu par rapport à NaOCL. Le microscope électronique à balayage montrait que la surface des bactéries, lisse et brillante, devenait rugueuse et rétrécie sous l'effet de SAEW et de façon similaire à l'action de NaOCL à 5,25 %. Les auteurs concluent à l'intérêt de l'action désinfectante de SAEW pour l'irrigation intracanalaire en endodontie.

Une étude in vitro à peu près similaire mais sur 48 dents monoradiculées, sur lesquelles la couronne avait été coupée, a montré une efficacité similaire entre l'eau électrolysée et NaOCL (Lata et al., 2016). Plus récemment encore, Okamura et al. ont confirmé les résultats précédents en évaluant une alternative à l'hypochlorite (NaOCL) avec de l'eau électrolysée acide (FW) contre Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, Porphyromonas gingivalis et Candida albicans pendant 30 s in vitro (2019). La toxicité était évaluée en mesurant la lactate déshydrogénase relarguée depuis des cellules HeLa. NaOCL et HOCL avaient des effets similaires sur l'ensemble des bactéries sauf sur Candida albicans. Pour HOCL, il fallait une concentration minimum de 10 ppm pour obtenir l'effet bactéricide et induire un relargage significatif de lactate déshydrogénase. Les cellules traitées par HOCL à la bonne concentration montraient une croissance saine et normale avec un léger retard. La conclusion des auteurs était la même que pour les études citées ci-dessus pour accorder à HOCL une alternative à NaOCL en irrigations endodontiques.

En début d'année, une autre équipe a fait le même type d'évaluation pour comparer l'efficacité antiseptique de solutions d'hypochlorite de sodium (NaOCL) et d'eau électrolysée (EO) contenant HOCL contre Enterococcus faecalis et Streptococcus mutans in vitro et la toxicité des 2 solutions in vivo sur des embryons de Zebrafish (Hsieh et al., 2020). Pour la partie in vitro, les auteurs ont utilisé 100 μL de comptage microbien de 1 × 10⁸ cfu/mL d'Enterococcus faecalis et de Streptococcus mutans pour les mélanger à 10 mL de chacune des solutions de NaOCl ou HOCl. Chacune des 2 solutions de NaOCL et HOCL montrait une efficacité supérieure à 99,9 % contre les 2 germes. En revanche, les embryons de Zebrafish montraient une complète dissolution en 5 mn dans la solution à 1,5 % de NaOCL. Ceux exposés à des solutions de HOCL à 0,0125 % et 0,0250 % pendant 0,5 ou 1 mn étaient viables, comme dans une solution témoin neutre. Les auteurs concluent que, vu l'absence de toxicité des solutions de HOCL, elles pourraient être une alternative pour l'irrigation dans les traitements endodontiques ou ceux de la pulpe vitale.

Conclusion

L'électrolyse d'une eau contenant une faible quantité de NaCl permet de modifier le pH, le potentiel d'oxydoréduction et la concentration en ions dérivés du chlore de cette solution. Des dispositifs d'électrolyse très simples et relativement peu coûteux, à la disposition du grand public et des professionnels de santé, sont vendu sur internet. Ils permettent, suivant leur sophistication, d'obtenir des eaux électrolysées acide, neutre et basique, possédant des caractéristiques différentes. Les eaux ionisées acide et neutre contiennent du chlore actif très antibactérien et virucide. L'eau ionisée neutre présente l'avantage d'être plus stable et moins corrosive pour les dispositifs médicaux. L'eau ionisée alcaline est une eau de consommation quotidienne qui possède des vertus antioxydantes.

L'acide hypochloreux offre un haut niveau de désinfection, supérieur à celui de l'hypochlorite de sodium. Actif sur les bactéries, levures, champignons et virus, il élimine les odeurs, ne tâche pas et n'irrite ni la peau ni les yeux. C'est pour ces propriétés qu'il est couramment utilisé aux États-Unis et en Asie en ophtalmologie et pour la désinfection des plaies. Il élimine les biofilms et devrait être particulièrement employé pour la désinfection des tuyaux de nos units dans les cabinets dentaires. Il est économique et facile à utiliser. En outre, il peut remplacer tous les produits chimiques d'assainissement généraux utilisés pour nettoyer l'ensemble des cabinets dentaires. L'élimination des produits chimiques toxiques n'a pas seulement un sens mais offre un environnement plus sûr pour les patients, les enfants en particulier, et les soignants. L'eau ionisée possède un large spectre désinfectant agrée par la FDA aux États-Unis, en Russie, au Japon, en Corée et dans la plupart des pays d'Asie. Il est donc très étonnant que ce produit ne soit pas plus couramment utilisé en France et en Europe. Ceci explique l'absence presque complète d'étude et de publication sur cette molécule en français. On peut utiliser HOCL par nébulisation ou par spray, mais également en distributeur pour la désinfection des mains. Il s'agit donc d'une solution simple, sûre, efficace et économique pour faire face à la crise du covid-19 et à toutes celles qui pourraient suivre.

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