Projet ANR-13-BS07-0013 – ANTITUB : Approches bisusubstrat et  prodrogue pour la conception d’inhibiteurs inédits  de la DXR: Nouveaux antimicrobiens et antituberculeux
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame Catherine GROSDEMANGE-BILLIARD (Laboratoire de Chimie et Biochimie des Microorganismes, Institut de Chimie, UMR 7177)
Partenaires : Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire; Institut de Chimie de Strasbourg; Institut de Chimie de Strasbourg
Montant : 369466.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Actuellement, presque toutes les infections microbiennes importantes à travers le monde, telles que la tuberculose, le paludisme, les maladies nosocomiales, sont devenues résistantes aux antibiotiques. La résistance  multi-médicamenteuse est problème de santé publique à l’échelle planétaire. Il est donc urgent de trouver de nouvelles cibles pour de nouveaux antimicrobiens. Les protéines impliquées dans la biosynthèse des isoprénoïdes représentent l’une de ces cibles. Les isoprénoïdes sont présents chez tous les organismes vivants et sont notamment essentiels pour toutes les bactéries. La voie alternative, indépendante du mévalonate ou voie du méthylérythritol phosphate MEP est la voie de  biosynthèse des isoprénoïdes chez de nombreuses bactéries pathogènes, comme par exemple Mycobacterium tuberculosis, M. leprae, ainsi que chez des agents pathogènes opportunistes, comme par exemple les entérobactéries,  Acinetobacter spp., Pseudomonas spp et dans les différentes espèces de Plasmodium, parasite responsable du paludisme. Toutefois la voie du MEP est absente chez l'homme. C’est pourquoi elle représente une cible de choix pour la conception et le développement de nouveaux antimicrobiens. Par conséquence, toutes les enzymes de la voie du MEP représentent des cibles potentielles pour la conception d'un type nouveau et inexploré d’antibactériens et antiparasitaires, avec des effets secondaires minimes attendus pour le patient.
L’objectif de projet est de combiner les connaissances et l'expertise des différents groupes de recherche en bioinformatique, enzymologie, biochimie, biophysique et en synthèse organique pour concevoir et développer de nouveaux antimicrobiens ayant pour cible , la DXR, la deuxième enzyme de la voie du MEP, qui nécessite la présence dans son site actif, d’un cation métallique divalent tel que Mg2 +  ainsi qu’un cofacteur, le NADPH. Nous nous proposons de développer des inhibiteurs de type bisubstrat, des composés qui ciblent à la fois la site actif de la DXR et le site du cofacteur, une stratégie efficace qui pour certaines protéines permet d’obtenir une importante et spécifique inhibition. Pour réaliser ce projet, nous utiliserons des approches computationnelles, la modélisation moléculaire et des simulations de dynamique moléculaire pour mettre en évidence les interactions de la l’enzyme avec le bisubstrat, l’objectif étant d'optimiser la conception et la synthèse de bisubstrats appropriés. Deux approches parallèles seront utilisées. Tout d'abord, nous préparerons des composés  possédant à la fois un inhibiteur de  substrat et un inhibiteur du NADPH. La  deuxième approche basée sur la synthèse in situ de médicaments, a pour objectif d’étudier dans la formation moléculaire in situ d’inhibiteurs irréversibles à deux substrats. Des biligands biorthogonaux appropriés et complémentaires seront conçus afin que l’enzyme cible synthétise un inhibiteur irréversible via une réaction click in situ. La seconde problématique liée à la biodisponibilité et à l'imperméabilité des inhibiteurs de DXR vis à vis des bactéries et mycobactéries pourra être surmontée en synthétisant les inhibiteurs sous forme de prodrogues. Les composés seront testés sur l’enzyme purifiée d’ E. coli et de M. smegmatis et les données cinétiques seront déterminées. L’Inhibition de la croissance sera réalisée sur des bactéries non pathogènes, comme  E. coli et M. smegmatis ainsi que sur des pathogènes, comme M. tuberculosis. L'activité antibiotique des inhibiteurs synthétisés sera effectuée sur des macrophages infectés par M. tuberculosis à l'aide d'un procédé d'imagerie de fluorescence. En outre, nous étudierons les modifications structurales de la paroi cellulaire des bactéries cultivées en présence des composés synthétisés par RMN solide à l’angle magique.
Les connaissances générées devraient permettre le développement d’antimicrobiens et d’antituberculeux d’un nouveau type.