Développement et validation d?une chimiothèque focalisée enrichie en inhibiteurs d?interactions protéine-protéine via des approches in silico et in vitro – PPIFocusDb

Les interactions protéine-protéine (PPIs) sont essentielles à la plupart des processus cellulaires. Les PPIs aberrantes sont responsables de la plupart de maladies recensées et font donc de ce type de système une classe de cibles encore peu explorée mais ayant un fort potentiel pour l?innovation thérapeutique. On estime que le nombre de PPIs dans le corps humain avoisine les 650,000 interactions, pour la plupart encore inconnues. Ce nombre illustre la magnitude du chantier qui devra être entrepris pour innover notamment par ce que ce type d?investigation devra être aussi réalisé pour les autres organismes. Globalement, ces 30 dernières années, les principaux inhibiteurs d?interactions protéine-protéine développés étaient des anticorps et des peptides. Une autre approche serait de développer des petites molécules « drug-like », mais ceci reste toujours une aventure complexe, très couteuse, et comprenant de multiples problèmes techniques. Néanmoins, des études récentes, à la fois dans les secteurs académique et industriel ont montré que le développement d?inhibiteurs « drug-like » pour les PPIs est possible. Plusieurs questions se posent: Comment étudier ces PPIs de manières plus efficaces ? Comment rapidement réaliser une preuve de concept sur la « druggabilité » de milliers de PPIs ? Est-il possible de définir un espace chimique spécifique aux inhibiteurs PPIs sachant qu?il est apparemment différent de celui des composés interagissant avec les sites catalytiques ou les récepteurs membranaires ? Aujourd?hui, les approches les plus efficaces pour identifier des inhibiteurs PPI « drug-like » sont le criblage expérimental à haut débit, le criblage de fragments chimiques et le criblage virtuel. Cependant, ces approches peuvent aussi être très couteuses, et pas toujours efficaces sur le cas spécifique des PPI et ne permettent pas de rationaliser l?espace chimique des inhibiteurs PPI pour de futurs projets. Dans la plupart des cas, les chimiothèques criblées n?ont pas été préparées pour etre utilisées pour bloquer les PPIs et sont les mêmes que celles utilisées sur des systèmes classiques (sites catalytiques ou récepteurs membranaires). Nous pensons que l?une des solutions à ce vaste puzzle est le design d?une chimiothèque focalisée enrichie en inhibiteurs PPI potentiels. Cette petite chimiothèque pourrait être utilisée en priorité pour tous les criblages expérimentaux et les preuves de concepts au préalable à des études plus couteuses. Nous avons déjà développé la version beta d?un logiciel capable d?enrichir une chimiothèque en inhibiteurs PPI à travers la combinaison d?approches chemoinformatique et de méthodes d?apprentissage. Nous avons testé les performances de notre outil via un criblage HTS expérimentale du système PPI p53/MDM2. Nous souhaiterions maintenant optimiser nos modèles mathématiques et analyser l?espace chimique associé aux inhibiteurs PPIs. Nous voudrions ensuite valider notre outil à plus grande échelle au travers du criblage expérimental de deux chimiothèques sur 4 systèmes PPIs bien référencés, l?une issue de notre filtre informatique et l?autre venant d?une sélection aléatoire. En parallèle de ces campagnes de criblage, nous envisageons une validation par cristallographie aux rayons X des modes de liaison de certains inhibiteurs identifiés par criblage. Au terme de notre projet, nous devrions être capable de fournir a) un logiciel permettant de filtrer les chimiothèques pour les enrichir en inhibiteurs PPIs, b) une chimiothèque focalisée enrichie en inhibiteurs PPIs prête au criblage expérimental à haut débit, et c) une description d?une partie de l?espace chimique des inhibiteurs PPI. Ce projet implique des experts travaillant en chemoinformatique, des chimistes médicinaux, des biologistes structuraux, des biologistes moléculaires et des cliniciens. A notre connaissance, il n?existe pas de logiciel pouvant effectuer un filtrage de chimiothèques ni de chimiothèques focalisées commerciales ou libres enrichies en inhibiteurs PPI. Ces deux « outils » ont une valeur commerciale indéniable, ils seront en revanche distribués gratuitement (logiciel et version numérique de la chimiothèque) sur requête auprès des groupes de recherche impliqués dans le projet.