découverte d'une molécule active 2

Question 1

qu’utilise le criblage virtuel ?

Answer 1

Utilise un modèle de la cible généré par ordinateur sur lequel sont étudiées les interactions avec des composés de bibliothèques virtuelles ou non.
Le logiciel qui génère le model de la cible permet de zoomer sur les hélices α et mettre en évidence les chaines latérale qui permettent l’interaction avec le ligand naturel ou une structure chimique virtuel.
ex : récepteur β1- adrénergique

Question 2

à partir de quoi peut être réalisé un criblage virtuel ?

Answer 2

à partir d’un modèle moléculaire de la cible visée obtenue par des méthodes assistées par ordinateur

Question 3

que permettent les logiciels de modélisation moléculaire ?

Answer 3

permettent l’étude des interactions de grandes bibliothèques de composés virtuelles ou non afin de sélectionner les molécules d’intérêt qui seront ensuite testées expérimentalement

Question 4

à partir d’un médicament déjà existant (médicament “me too”) ?

Answer 4

(n’est pas un générique)
- Servent de composé pilote
- Modification de la structure de la molécule
- Pour échapper aux restrictions des brevets (pas la copie concernant la structure)
- L’activité pharmacologique est maintenue et améliorée
- On prend comme HIT un médicament déjà sur le marché

Question 5

que représente les médicament “me too” ?

Answer 5

représentent plus de la moitié des médicaments mis sur le marché dans le monde.
Les connaissances sur le médicament déjà mis sur le marché sont utilisées pour développer une nouvelle molécule dont la structure chimique sera nouvelle pour échapper aux restrictions dues aux brevets et dont l’activité pharmacologique sera maintenue avec une preuve d’une amélioration thérapeutique afin de justifier du caractère innovant de la nouvelle molécule

Question 6

coût de développement et recherche des “me too” ?

Answer 6

ont un coût moins élevé qu’un médicament à haute valeur ajoutée (structure chimique et apport thérapeutique nouveaux).

Question 7

ex du Captopril ?

Answer 7

médicament antihypertenseur, a servi de composé pilote à diverses sociétés
pharmaceutiques.
On remarquera les fragments moléculaires communs en bleu entre le Captopril et les « me too » qui montrent bien la structure chimique de base qui a servi à la conception de ces médicaments « me too ».
Pharmacophores en bleu sur le schéma = fragment minimal nécessaire pour avoir l’effet moléculaire recherché

Question 8

amplification d’un effet secondaire ?

Answer 8

• Exploitation de l’effet indésirable dans un autre contexte.
• Suppression de l’effet biologique principal (effet pour lequel le médicament a eu l’AMM)

utiliser pour développer nouvelle molécule

Question 9

ex du Prontosil ?

Answer 9

Premier médicament antibactérien, introduit près de dix ans avant la pénicilline, pour le traitement d’infections bactériennes.
Cette découverte ouvra l’ère des médicaments sulfamidés possédant le groupement fonctionnel sulfamide –SO2-NH2.
Leur effet secondaire hypoglycémiant a été amplifié, comme dans la structure de la molécule de Tolbutamide (agent antidiabétique de première génération à base de sulfonylurée), en associant à la fonction sulfamide une fonction urée –NH- C(O)-NH- : cela a permis le développement de traitements du diabète de type II, non insulinodépendant

Question 10

ex de la Prométhazine ?

Answer 10

Un antihistaminique H1, avec une structure tricyclique de base phénothiazine à chaîne latérale aliphatique, qui se caractérise par un effet sédatif marqué aux doses usuelles, d’origine histaminergique et adrénolytique centrale.
Cet effet au niveau du système nerveux central a été amplifié avec la structure de la molécule de Chlorpromazine (agent antipsychotique neuroleptique), en substituant le tricycle phénothiazinique par un atome de chlore et en éloignant du système tricyclique le groupe fonctionnel –NMe2 en bout de chaine latérale aliphatique.

Question 11

archives de médecine chinoise ?

Answer 11

• 200 substances naturelles étaient utilisées pour traiter la malaria.
• Parmi ces substances naturelles, un programme de recherche fut lancé pour découvrir :
• La molécule principale dans le traitement du paludisme ou Plasmodium falciparum résistant =parasite responsable de la maladie impliqué dans la malaria

Question 12

que permettent les études des pratiques médicinales des civilisations anciennes et l’ethnopharmacologie ?

Answer 12

permettent l’accès aux connaissances de l’ensemble des matières d’origine végétale, animale ou minérale utilisées à des fins thérapeutiques, curatives, préventives ou diagnostiques

Question 13

qu’ont apporté à l’humanité les usages empiriques des plantes ?

Answer 13

une grande partie des médicaments
quotidiens inscrits dans nos Pharmacopées.
Ces études permettent de créer un lien direct entre les connaissances thérapeutiques traditionnelles recueillies et l’évaluation pharmacologique où l’on vérifie en laboratoire l’effet chez l’animal ou sur culture cellulaire.

Question 14

Un programme de recherche a été mis en œuvre pour évaluer les effets pharmacologiques de ces substances, à l’issue de ce programme ?

Answer 14

la molécule d’Artémisine a été découverte en 1972.
L’Artémisinine est extraite des feuilles d’une plante appelée Artemisia annua

Question 15

à partir du ligand ou d’un modulateur naturel ?

Answer 15

Possibilité d’arriver à 2 composés :
- Agoniste : composé différent du ligand naturel mais qui donne la même réponse pharmacologique.
- Antagoniste : composé qui empêche le ligand naturel de se fixer à la cible

Question 16

A partir de la structure chimique du ligand endogène ou du modulateur naturel de la cible visée, il est également possible de quoi ?

Answer 16

de développer de nouveaux médicaments : soient des agonistes pour donner la même réponse pharmacologique que le ligand endogène soient des antagonistes pour empêcher le ligand naturel de se fixer à la cible.
Exemple : Adrénaline et Noradrénaline : ligand naturel des récepteurs adrénergiques
Agonistes : Dobutamine, Salbutamol
Antagonistes : Pronéthalol
La base structurale de ces ligands endogènes se conserve pour les agonistes et antagonistes

Question 17

que permettent les ligands endogènes ?

Answer 17

d’aller s’ancrer sur les sites de liaison

Question 18

conception assistée par ordinateur ?

Answer 18

• Soit détermination de la structure des protéines (=connaitre les enchainements de tous les atomes de la protéine) et de leur site de fixation par diffraction des rayons X.
• Puis modélisation moléculaire permet d’étudier de la forme et de la nature du site de fixation (ex : hémoglobine)
• Puis Docking : simulation du ligand dans le site de liaison. Soit à partir de la structure de la protéine qui a été élucidée, soit à partir d’une protéine analogue.
• Ou étude à partir d’une protéine analogue (analogie >90%)
• Ou matching : superposition de molécules

Question 19

La conception de molécules assistée par ordinateur est aussi une méthode qui permet quoi ?

Answer 19

permet la découverte de molécules d’intérêt thérapeutique.
Les logiciels de modélisation moléculaire permettent de générer des modèles de cibles et des modèles de ligands pour en faire une étude théorique qui sera ensuite vérifiée expérimentalement

Question 20

Si la structure tridimentionnelle de la cible protéique visée a été déterminée par diffraction des rayons X (ou cristallographie), les coordonnées cristallographique peuvent quoi ?

Answer 20

peuvent être transformées en image grâce à un logiciel de modélisation moléculaire qui permet d’étudier de manière théorique la nature et la forme de la cible visée et plus particulièrement celles du site de fixation du ligand pour sélectionner ou concevoir une molécule ou ligand après un criblage virtuel

Question 21

« docking » ?

Answer 21

analyse de la simulation d’un ligand dans le site de liaison de la cible

Question 22

Si la structure tridimentionnelle de la cible n’est pas disponible, il est possible de quoi ?

Answer 22

réaliser un docking à partir de la structure tridimentionnelle d’une protéine analogue ayant une homologie de séquence d’acides aminés supérieure à 90%.

Dans ce cas, le logiciel de modélisation moléculaire permet de modifier la nature des acides aminés différents afin de générer un modèle de cible optimisé qui soit le plus représentatif possible de la cible étudiée

Question 23

il est possible de comparer quoi par modélisation moléculaire ?

Answer 23

de comparer par modélisation moléculaire les structures chimiques de molécules criblées expérimentalement en fonction de leur activité pharmacologique.

Cette comparaison se fait en superposant les structures chimiques des molécules criblées afin d’identifier les caractères structuraux communs reliés à leurs propriétés pharmacologiques évaluées.

Cette analyse qui permet de comparer la structure chimique de différentes molécules en fonction de l’activité pharmacologique s’appelle le “matching”

Question 24

but conception par ordinateur ?

Answer 24

sélectionner au final les molécules intéressantes pour le point de départ de conception de nouveaux médicaments par différents moyens

Question 25

RMN méthode de quoi ?

Answer 25

est une méthode d’analyse de la structure de petites molécules mais aussi de macromolécules.
Pour les protéines, c’est assez complexe.
On utilise les propriétés vibrationnelles des atomes pour identifier la structure : de la protéine, du ligand et des 2 ensembles pour voir comment on peut interagir entre les 2.

• Radiomarquage à 15N de la liaison peptidique de la protéine étudiée
• Spectre RMN 2D (15N et 1H) : on compare les spectres obtenus avec l’azote et l’hydrogène.
  On obtient la structure bidimensionnelle de la protéine

Question 26

RMN est une propriété du ?

Answer 26

du noyau de certains atomes lorsqu’ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique.
Ce phénomène est exploité pour déterminer par spectroscopie, la structure d’une molécule c’est-à-dire la position des atomes qui la constitue les uns par rapport aux autres.
En croisant les spectres RMN de deux types d’atomes différents (spectre RMN bidimentionnel ou 2D, Cf. ex sur la diapositive), cela permet d’identifier des structures de molécules très complexes telles que celles des protéines.

Question 27

donc possible utiliser technique d’analyse structurale pour ?

Answer 27

pour concevoir une molécule qui puisse interagir avec la cible visée.
Dans le cas d’une cible protéique, la macromolécule est au préalable
marquée à l’azote 15 (15N) au niveau de la liaison peptidique.
—> ça va éliminer un certain nombre de signaux

Question 28

analyse croisée des spectres RMN de l’azote (15N) et du proton (1H) de la cible permet quoi ?

Answer 28

permet de déterminer sa structure. Si cette cible est mise en présence d’un ligand, les spectres RMN seront modifiés et il sera donc possible d’identifier la zone d’interaction ligand-cible.

Question 29

site actif de la cible a été identifié en RMN grâce ?

Answer 29

identifié grâce à l’analyse spectroscopique RMN 2D de la protéine. Par criblage, un petit fragment moléculaire (en vert sur le schéma), appelé épitope, est mis en présence de la protéine afin d’analyser la zone spectrale qui a été modifiée par son interaction avec la cible et donc d’identifier les acides aminés qui interagissent avec lui ou qui sont dans son environnement proche et donc quels types d’interactions ils peuvent avoir.

Question 30

possible alors d’optimiser la structure du fragment moléculaire en fonction de quoi ?

Answer 30

en fonction des données spectroscopiques précédentes afin d’améliorer ses interactions avec la cible. Ensuite, un nouveau criblage est effectué (épitope en rouge sur le schéma), l’épitope est optimisé en fonction des données spectroscopiques obtenues et ainsi de suite jusqu’à ce que l’ensemble du site actif de la cible ait été analysé.

Question 31

avec quoi interagissent les épitopes ?

Answer 31

les épitopes n’interagissent qu’avec une petite partie du site actif et ne peuvent par conséquent avoir d’activité pharmacologique par eux seuls, ou trop faible activité.
Les fragments moléculaires identifiés (molécules exemplatives en vert et rouge au bas du schéma) sont alors raccordés chimiquement de telle manière que leurs interactions avec la cible ne soient pas modifiées.

Question 32

L’activité pharmacologique de la molécule obtenue est alors évaluée expérimentalement, optimisation ?

Answer 32

Optimisation —> améliore le profil pharmacocinétique et pharmacologique pour être un candidat médicament et donc accéder essais cliniques, pré-cliniques et donc obtention de l’AMM