Découverte et optimisation d’inhibiteurs pour des enzymes DfrBs impliquées dans la résistance 
bactérienne

Le triméthoprime (TMP) est un antibiotique utilisé en clinique ainsi que de façon préventive dans l’élevage de bétail et l’aquaculture, causant une pression sélective auprès des bactéries. La cible de cet antibiotique est l’enzyme dihydrofolate réductase (Dfr) bactérienne chromosomique qui est essentielle dans la voie de biosynthèse du folate et donc, à la prolifération cellulaire. Plusieurs types de résistances au TMP furent répertoriés, dont le transfert d’un plasmide de résistance entre bactéries pathogènes. En fait, dans le milieu hospitalier, ce plasmide est le plus dangereux, puisque ce milieu est propice à une plus forte sélection provoquant la prolifération des bactéries résistantes au TMP.  Des bactéries pathogènes résistantes au TMP possédant les gènes de Dfr de type B (dfrB) ont été identifiées dans l’aquaculture des poissons, l’élevage de bétail ainsi que dans les eaux usées. Les gènes des dfrBs sont normalement répertoriés indirectement par l’identification des éléments des intégrons. Ceci fait en sorte que la prévalence des gènes des dfrBs est sous-estimée. Il est impératif de déterminer la prévalence de ces gènes. Nous avons démontré le potentiel d’accomplir ceci par une recherche directe de ces gènes dans des échantillons cliniques Nord-Américains de Escherichia coli (E. coli) résistants au TMP.  À ce jour, aucun antibiotique n’est répertorié pour vaincre la résistance causée par les DfrBs. En fait, peu de travaux sont effectués sur cette famille émergente. Nous savons que les DfrBs ne possèdent aucune similarité de séquence ni de structure avec les Dfr chromosomiques procaryotes et eucaryotes. Il est d’une grande importance de développer des inhibiteurs sélectifs envers ces enzymes pouvant potentiellement servir d’antibiotiques. Éventuellement, une bithérapie avec le TMP et ce nouvel antibiotique augmentera l’efficacité antibactérienne du TMP. Pour y arriver, nous avons déployé plusieurs moyens dont la continuité de la conception d’inhibiteurs basée sur les fragments (FBLD) qui fût rapportée précédemment, la conception d’inhibiteurs visant deux cibles thérapeutiques basée sur la structure des substrats ainsi que le criblage à haut débit d’une librairie d’extraits d’invertébrés marins. Puisque la DfrB1 est la plus étudiée de la famille des DfrBs, nous l’utilisons comme modèle pour ces approches dans la découverte et l’optimisation des inhibiteurs. Lors de l’optimisation des inhibiteurs issus du FBLD, nous avons obtenu des indices provenant du mode de liaison de ces inhibiteurs à la cible enzymatique et de la caractérisation biophysique de cette liaison afin de diriger les efforts de synthèse de ceux-ci. Ainsi, les connaissances des domaines de l’enzymologie et de la pharmacologie nous permettent de comprendre le mode de liaison de ces inhibiteurs. Les DfrBs possèdent une similitude de séquence protéique de 77% - 100%. À notre connaissance, aucune caractérisation cinétique des autres membres des DfrBs n’a été effectuée. En fait, pour la plupart des membres, aucune confirmation n’a été obtenue concernant la corrélation de la résistance au TMP. Nous confirmons leur activité dihydrofolate réductase ainsi que leur faible sensibilité au TMP. Avec ces résultats encourageants, nous proposons un mode d’inhibition similaire entre elles. Ainsi, les inhibiteurs de la DfrB1 testés démontrent aussi une inhibition pour les DfrBs et ce, avec la même amplitude. Nos avancées indiquent qu’il serait possible de détenir une tête de série inhibant tous les membres de cette famille.

Keyphrases: Dihydrofolate réductases B, résistance aux antibiotiques, triméthoprime, inhibition, cristallographie par rayons X, cinétique enzymatique, courte simulation de dynamique moléculaire in silico, prévalence des gènes, inhibition