De nouveaux inhibiteurs de IspD comme solution contre Bacillus anthracis – MENAX

Les épidémies de virus Ebola en Afrique de l'Ouest, ou plus récemment du virus Zika, ont mis en évidence les difficultés à faire face à un risque biologique de grande ampleur. Dans le contexte géopolitique actuel, les menaces terroristes et bioterroristes grandissent. Ces attaques bioterroristes peuvent s’effectuer à l’aide de bactéries, de virus ou de toxines. Parmi ces agents, Bacillus anthracis (responsable de l'anthrax également appelé maladie du charbon) est l'un des plus dangereux.

Le traitement actuel contre ce microorganisme consiste en l’administration d’un antibiotique, comme la pénicilline, la doxycycline ou la ciprofloxaxine. Mais l'émergence de souches résistantes aux antibiotiques actuels, associée aux faibles nombres de nouvelles molécules bactéricides introduites sur le marché au cours des dernières années, posent un véritable problème de santé publique. Il est donc devenu urgent de développer de nouveaux antibiotiques avec de nouveaux modes d'action, notamment pour contrer les souches bactériennes pouvant être utilisées dans des attentats.

Une cible prometteuse pour le développement de nouveaux agents antimicrobiens est la biosynthèse des isoprénoïdes. Cette famille de molécules, relativement large et diverse, est vitale pour tous les organismes vivants. Les isoprénoïdes et leurs précurseurs sont synthétisés selon deux voies métaboliques : la voie du mévalonate (MVA) et la voie du methylerythritol phosphate (MEP). La plupart des bactéries, et notamment plusieurs pathogènes (B. anthracis, Mycobacterium tuberculosis, Burkholderia pseudomallei, ou encore Pseudomonas aeruginosa) possèdent exclusivement la voie du MEP, alors que l’homme ne possède que la voie du MVA. Cette différence métabolique peut être exploitée afin de développer des inhibiteurs qui soient spécifiques des enzymes de la voie du MEP, et ainsi limiter les interactions avec les enzymes humaines.

Ce projet consiste à concevoir des inhibiteurs de IspD, la troisième enzyme de la voie du MEP, en utilisant une approche par fragments. IspD catalyse la formation de 4-diphosphocytidyl-2C-methyl-D-erythritol (CDP-ME) et de diphophaste inorganique (PPi) à partir de MEP et de cytidine triphosphate (CTP). Nous utiliserons deux enzymes IspD, une issue d’Escherichia coli et une autre de
B. anthracis.
L’approche par fragment repose sur l’identification de fragments (molécules de petites tailles < 300Da) qui se lient à une cible biologique. La liaison de ces fragments à la cible est déterminée en utilisant des méthodes biophysiques (résonance plasmonique de surface (SPR), titration calorimétrique isotherme (ITC), spectroscopie de masse, cristallographie aux rayons X ou RMN) relativement sensibles pour détecter des faibles affinités (de l’ordre du mM). L’ensemble des données obtenues permettront d’identifier les modes et sites de fixation des fragments. On sélectionnera alors les fragments les plus efficaces qui seront optimisés par modélisation moléculaire. Des molécules inspirées de ces fragments seront synthétisées afin d’augmenter leur affinité et spécificité jusqu’à obtenir un inhibiteur puissant.