Développement d'inhibiteurs de pompes d’efflux pour lutter contre la résistance antimicrobienne innée et acquise dans les infections par les Enterobactérales – EPI-4-AMR

Ce projet implique une approche de chimie médicinale pour identifier des inhibiteurs optimisés des pompes d’efflux (EPIs), évaluer leur efficacité in vitro sur des souches sensibles et résistantes aux antibiotiques, et analyser l’efficacité in vivo des combinaisons EPI/antibiotique.

Les EPIs basée sur un motif pyridylpipérazine (PyrPip) seront optimisés par conception rationnelle et par la synthèse d'une chimiothèque de triazoles, à l'aide d'une réaction de click-chemistry. Les propriétés physicochimiques, les stabilités in vitro et la toxicité seront ensuite évaluées. Les meilleurs composés seront resynthétisés à plus grande échelle pour réaliser des études de pharmacocinétique multi-organes chez la souris.

Les nouveaux EPIs seront testés sur des souches sauvages d'E. coli et de K. pneumoniae en présence d'une concentration subactive de pyridomycine, un antibiotique substrat d'AcrAB-TolC utilisé historiquement pour ce criblage. Les composés les plus puissants seront ensuite testés en combinaison avec un panel d'antibiotiques sur des souches sauvages d'E. coli et de K. pneumoniae, et sur des souches résistantes de K. pneumoniae possédant des mutations cliniquement pertinentes. Enfin, les EPIS seront testés sur des isolats cliniques résistants afin de sélectionner les combinaisons souche clinique/antibiotique/PyrPip les plus intéressantes.

La meilleure combinaison PyrPip/antibiotique sera utilisée dans un modèle murin d'infection pulmonaire en utilisant des souches sensibles et résistantes de K. pneumoniae .

Une chimiothèque de plus de 600 triazoles a été synthétisée via une réaction de cycloaddition catalysée au cuivre et plus de 100 composés ont été obtenus par design rationnel.

Tous les composés ont été testés sur E. coli WT en combinaison avec une dose subactive de pyridomycine. Ceci a permis d'identifier une dizaine d'inhibiteurs de pompes d'efflux dix fois plus puissants que le composé de référence. Les propriétés physico-chimiques, la stabilité microsomale et la cytotoxicité ont été mesurées pour ces composés. Ceci a permis la sélection de 3 composés de familles chimiques différentes qui ont été utilisés pour réaliser des études de pharmacocinétique multi-organes chez la souris.

Ces 3 composés ont été testés sur E. coli et K. pneumoniae WT en combinaison avec un panel d'antibiotiques de différentes familles et ont montré une capacité à potentialiser l'activité de tous les antibiotiques substrats de la pompe AcrAB/TolC.

2 composés ont été testés en combinaison avec des antibiotiques sur des souches résistantes de K. pneumoniae possédant des mutations cliniquement pertinentes. Les deux EPIs restaurent la sensibilité aux antibiotiques jusqu’à la concentration seuil clinique chez K. pneumoniae.

Ces deux EPIs ont également été testés sur un panel d'isolats cliniques de K. pneumoniae multi-résistants aux antibiotiques et ont montré une capacité à potentialiser l'activité de plusieurs familles d'antibiotiques et ainsi surmonter la résistance.

Les tests in vivo dans un modèle murin d'infection pulmonaire sont en cours.

Les objectifs sont maintenant de :

1) Continuer l'optimisation de cette famille d’inhibiteurs de pompe d’efflux des Enterobactérales (Escherichia coli et Klebsiella pneumoniae), afin d’obtenir un composé possédant le profil adéquat pour un développement pré-clinique.

2) Valider le composé in vitro sur des isolats cliniques multi-résistants aux antibiotiques

3) Effectuer la première preuve de concept dans un modèle murin d’infection pulmonaire par une souche de Klebsiella pneumoniae résistante aux antibiotiques.

Les Enterobactérales résistantes aux antibiotiques constituent une menace majeure pour la santé publique, et il est devenu urgent de découvrir de nouveaux outils pour combattre ces bactéries. Un obstacle majeur au développement de nouveaux antibiotiques contre ces bactéries à Gram négatif est l'expression bactérienne de pompes d'efflux, capables d’extruder une large variété de substrats, ce qui limite l'efficacité des antibiotiques connus et des nouvelles molécules en cours de développement. Des inhibiteurs puissants de ces pompes d'efflux permettraient de contourner le système de défense de ces bactéries.
Les inhibiteurs de pompe d'efflux découverts précédemment n'ont pas encore atteint les phases cliniques, mais ont prouvé la « druggabilité » de ces cibles.
Nous avons récemment découvert une nouvelle classe d'inhibiteurs de pompes d'efflux capable de potentialiser l'activité d'un large panel d'antibiotiques dans les bactéries à Gram négatif Escherichia coli et Klebsiella pneumoniae.
Le consortium EPI-4-AMR cherchera à optimiser cette série chimique afin d'identifier des inhibiteurs de pompes d’efflux plus puissants, spécifiques et sûrs, qui potentialiseront efficacement l’activité des antibiotiques dans des souches cliniques d'Enterobactérales sensibles et résistantes aux antibiotiques et dans des modèles pertinents d'infections chez la souris. Cette classe d’inhibiteurs, en combinaison avec des antibiotiques substrats des pompes d'efflux, offrira une nouvelle alternative thérapeutique pour traiter les infections multi-résistantes par les Enterobactérales.