Projet ANR-11-EMMA-0019 – ANAKIN (Anti-NAd-Kinase) : Nouveaux composés antibactériens ciblant la NAD kinase
Programme : Emergence de produits, technologies, ou services à fort potentiel de valorisation (Emergence)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Sylvie POCHET (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR OUEST ET NORD)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Institut Pasteur; Centre de Biochimie Structurale; Institut Curie; Unité des Interactions Bactéries-Cellules; Institut Pasteur
Montant : 235248.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 24 mois
Résumé : Développement d’une nouvelle classe d’antibiotiques ciblant la NAD kinaseLa résistance croissante des bactéries pathogènes aux antibiotiques conventionnels pose un problème majeur de santé publique et nécessite la recherche de nouvelles molécules. La NAD kinase est une cible thérapeutique d’intérêt pour le développement de nouveaux agents antibactériens.
Validation d’une nouvelle stratégie antibactérienneDu fait de l’émergence de souches multi-résistantes, la recherche de nouveaux antibiotiques agissant selon de nouveaux modes d'action devient une priorité. Les NAD kinases bactériennes sont apparues comme des cibles d’intérêt pour le développement d’antibactériens. En suivant une approche dite de «synthèse guidée par l’enzyme», nous avons identifié des inhibiteurs de la NAD kinase présentant une activité bactéricide significative sur Staphylococcus aureus. L’objectif de ce projet est de confirmer in vitro le mécanisme d’action et de valider la NADK comme cible de cette série originale de molécules bactéricides. Ces travaux visent aussi à démontrer l’activité bactéricide de nos composés, in vivo, en utilisant un modèle murin de l’infection par S. aureus. De nouvelles molécules seront produites pour optimiser leurs propriétés.
Validation in vivo et optimisation de l’activité des inhibiteurs de NAD kinaseCes 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.
Résumé de la soumission : 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.
Résultats : 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.
Perspectives : 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.
Publications et brevets : 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/).