Nouveaux composés antibactériens ciblant la NAD kinase – ANAKIN (Anti-NAd-Kinase)

Ces objectifs supposent la synthèse à plus grande échelle des inhibiteurs pour les tests in vitro et in vivo. La description à l’échelle atomique des interactions entre les premières molécules actives et leur cible, permet d’envisager la conception rationnelle de composés plus efficaces. Leur pouvoir inhibiteur sera déterminé in vitro sur enzyme purifiée, leur activité bactéricide (seuls ou en synergie avec des antibiotiques connus) sera évaluée en culture. La sélectivité vis à vis de la NADK humaine et la cytotoxicité des inhibiteurs seront également évaluées. Le mécanisme d'action des composés sera confirmé in vitro par surexpression de la NAD kinase. Enfin l’activité des molécules les plus actives in vitro sera évaluée dans un modèle murin d’infection à staphylocoques.

La première étape a consisté en la synthèse à plus grande échelle des premières molécules pour les tests in vivo. La phase d'optimisation a démarré en vue de moduler leurs propriétés (affinité, solubilité). La description à l’échelle atomique des interactions entre les premières molécules actives et la cible permet d’envisager la conception rationnelle de composés plus efficaces. Un protocole a été mis en place chez un modèle murin d’infection par S. aureus pour initier les tests d’activité in vivo.

Ce projet devrait permettre d'identifier une nouvelle famille d'antibiotiques et de valider la NAD kinase comme cible pour le développement d'agents antibactériens.

L'approche utilisée pour identifier les premières molécules bactéricides in vitro sur S. aureus a été publiée dans Structure (Gelin et al., 2012, 20, 1107). Ces travaux ont été sélectionnés pour faire l'objet d'un fait marquant de l'ESRF (http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Publications/Highlights/).

La résistance croissante des bactéries pathogènes aux antibiotiques conventionnels pose un problème majeur de santé publique, et fait de la recherche de nouvelles molécules un enjeu considérable. Le séquençage de génome complet de nombreuses espèces bactériennes a donné accès ces dernières années à un grand nombre de cibles potentielles.
Ce n’est que très récemment que les enzymes de la voie de biosynthèse du NAD(P) sont apparues comme des cibles potentielles, en particulier pour le traitement des cancers, de maladies auto-immunes ou neuro-dégénératives. La nicotinamide adénosine dinucléotide kinase (NAD kinase) est une enzyme ubiquitaire impliquée dans la dernière étape de la biosynthèse du NADP. Elle catalyse l’étape de phosphorylation du NAD en NADP, co-facteurs essentiels pour de nombreuses voies métaboliques.
Les caractérisations fonctionnelle et structurale des NAD kinases font de ces enzymes des cibles originales pour le développement de drogues sélectives anti-bactériennes. En suivant une approche dite « synthèse guidée par l’enzyme », nous avons récemment identifié une série d’inhibiteurs de la NAD kinase de Listeria moocytogenes, actifs à des concentrations micromolaires. Certains ont montré des activités bactéricides sur Staphylococcus aureus. Un brevet a été déposé protégeant une première famille de dérivés de nucléosides (EP 10290679.9, dec. 2010).
L’objectif de ce projet est de démontrer l’activité bactéricide de nos composés, in vivo, en utilisant une modèle murin de l’infection par Staphylococcus. Nos travaux viseront également à confirmer in vitro, le mécanisme d’action et valider la NADK comme cible de cette série originale de molécules bactéricides. En parallèle, l’activité biologique sera améliorée par l’optimisation chimique des meilleurs composés.
L’ensemble de ces données devrait consolider nos résultats qui ont récemment fait l’objet d’un dépôt de brevet, ainsi qu'ouvrir la voie à de nouveaux composés, mécanismes d'action et/ou traitement susceptibles d'être brevetés.