Projet ANR-12-ASTR-0001 – CAT-SCAV : Conception d’une enzyme catalytique pour les composées de type organophosphoré.
Programme : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Raphaël TERREUX (BMSSI)
Partenaires : Bases Moléculaires et Structurales des Systèmes Infectieux; Institut de recherche biomédicale des armées
Montant : 264182.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : La nécessité de trouver une solution efficace pour la neutralisation des agents neurotoxiques organophosphorés in vivo, afin de protéger ou de soigner les personnes, est une préoccupation majeure de santé publique. Les composés organophosphorés peuvent en effet être utilisés comme armes chimiques ou pesticides. Il est de ce fait absolument nécessaire de disposer de moyens visant à leur neutralisation, si l’on considère à la fois leur utilisation potentielle dans les actions en temps de guerre ou de terrorisme, ainsi qu’en cas d’intoxication aigües ou chroniques par les insecticides. Ce projet vise à unifier les efforts de deux groupes de recherche afin de proposer le développement d’un bio-épurateur catalytique. Selon sa biocompatibilité, cet agent sera utilisé soit in vivo à des fins prophylactiques et curatives, soit incorporé à de crèmes ou des mousses pour la décontamination de la peau des plaies et muqueuses.
Les composés organophosphorés (OP) sont parmi les composés synthétisés les plus toxiques en raison de leur pouvoir inhibiteur irréversible sur l’acétylcholinestérase. Un bio-épurateur catalytique présent dans système circulatoire permet de neutraliser les neurotoxiques avant qu’ils n’atteignent leur cible biologique au niveau de la synapse ou de la jonction neuromusculaire. Il sera incontournable en cas de risque avéré d'intoxication, par exemple pour le personnel militaire déployé dans une zone de conflit, où les neurotoxiques sont potentiellement utilisés, ou pour le personnel civil d'urgence en intervention sur le site d'une attaque terroriste chimique. S’agissant des personnes contaminées, une dose massive de bio-épurateur catalytique peut être injectée afin d’éliminer rapidement les toxines de l'organisme, conduisant ainsi à une récupération plus rapide.
A l’heure actuelle, les modifications de l’activité catalytique de la butyrylcholinestérase humaine (BChE) constituent une cible de recherche. Un intérêt considérable a été démontré pour la BChE car elle hydrolyse une large gamme d'esters toxiques, notamment l'héroïne et la cocaïne, et piège covalemment les pesticides et les agents neurotoxiques. La modification rationnelle de son site actif a permis d’augmenter son activité d’hydrolase d’un facteur 2000 pour la cocaïne. Ce variant constitue un outil très efficace de détoxication contre la cocaïne et une approche similaire est proposée pour les neurotoxiques dans le présent projet.
Le développement d’une enzyme bio-épurateur catalytique des OP a été exploré par les équipes de l’IRBA et d’autres au cours des dernières décennies. Aujourd'hui, la paraoxonase humaine (PON1) et le variant de BChE G117H présentent une activité catalytique, mais celles-ci est encore trop peu efficace. En 2008, Baker s’est appuyé sur les outils de modélisation moléculaire et a réussi à modifier l’activité d’une protéine par l’ajout d’une fonction chimique appropriée. L'objectif ici est d’utiliser ces outils afin de modifier la BChE et d’introduire une activité OP hydrolase performante. Depuis 2002, nous développons au sein de notre institut (BMSSI), un logiciel original et novateur appelé SuMo. Celui-ci sera inclus dans la méthodologie générale publiée par Baker en 2008. L'utilisation de ce logiciel permettra d’identifier de nouvelles protéines modèles. Chacune des protéines construites et validées in silico, sera synthétisée par une équipe de l’IRBA, et testée pour leur activité d’hydrolyse de pesticides et d’agents neurotoxiques de guerre. Le meilleur candidat constituera le principe actif de nouvelles contre-mesures médicales contre l’intoxication par les neurotoxiques organophosphorés.