Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments

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Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
Bernard Meunier Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
Molécules
hybrides
pour de nouveaux
médicaments :
       mythe ou réalité ?

1   L’industrie
    pharmaceutique :
une pénurie de nouveaux
                                  comme le montre la flèche
                                  en bleu, Figure 2. La flèche en
                                  rouge indique la diminution
médicaments ?                     du nombre de médicaments
                                  recevant chaque année une
1.1. Bilan                        autorisation de mise sur le
                                  marché par la Food and Drug
L’époque actuelle est diffi-       Administration (FDA) améri-
cile pour l’innovation dans le    caine. Le coût de la mise sur
domaine du médicament, dans       le marché d’un nouveau médi-
un environnement de plus          cament se compte désormais
en plus contraignant chaque       en milliards de dollars : 10 %
année. Précaution, anxiété,       de ce coût global est dédié à
tout devient dangereux… Les       la recherche, 15 % aux essais
médicaments sont, comme           précliniques, et 55 % sont
beaucoup d’autres produits,       utilisés pour les essais clini-
victimes de ce changement de      ques.
mentalité. Cela a un impact       Sur le diagramme de la
sur l’aspect économique de        Figure 2, la tendance actuelle                 Figure 1
l’industrie pharmaceutique :      de sortie de nouvelles molé-       Les médicaments ont un prix
le développement de médi-         cules est illustrée par la flèche   pour l’industrie pharmaceutique,
caments est de plus en plus       rouge et l’augmentation du         mais aussi pour le public.
onéreux. De plus, l’opinion
publique pense que l’accès au
médicament doit être gratuit,
rendant difficile une augmen-
tation des prix, y compris pour
les médicaments innovants
(Figure 1). Par ailleurs, le
délai qui sépare le brevet et
la mise sur le marché étant
devenu très long, les coûts
de Recherche et Dévelop-
pement ont donc explosé,
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
La chimie et la santé

                         Figure 2                                  prix des différents médica-        un retour sur investissement
                                                                   ments par la flèche bleue.          raisonnable.
                         Nombre de molécules recevant une          Si l’on fait une extrapola-
                         autorisation de la FDA de mise sur
                                                                   tion simpliste, dès 2020 il ne     1.2.1. Utiliser les méthodes
                         le marché américain entre 1996
                         et 2007. On voit en rouge la              resterait que trois-quatre         de la génomique
                         tendance actuelle de sortie de            molécules       industrialisées,   L’une des réponses à ce
                         nouvelles molécules, et en bleu           dont le coût de développe-         problème a été d’utiliser les
                         l’allure de l’augmentation du prix        ment serait de 4-5 milliards.
                         des différents médicaments.
                                                                                                      nouvelles voies offertes par
                                                                   Il s’agirait alors d’une crise     la génomique, ainsi que les
                         Si l’on fait une extrapolation            sans précédent pour l’indus-
                         simpliste, dès 2020, il ne restera                                           diverses méthodes qui lui sont
                                                                   trie pharmaceutique qui ne         liées (protéomique, etc.). Cette
                         que deux molécules à recevoir
                         une autorisation, avec un coût            peut donc vraisemblablement        voie, associée aux méthodes
                         de développement qui serait de            pas survivre avec ce modèle        de criblage à haut débit
                         4-5 milliards de dollars ! Il s’agirait   économique.                        (présentées dans le chapitre
                         alors d’une crise sans précédent
                         pour l’industrie pharmaceutique,
                                                                                                      de J.-P. Maffrand), ne s’est
                                                                   1.2. Perspectives                  pas avérée aussi concluante
                         qui peut difficilement survivre sur
                         ce modèle économique.                     Passons en revue quelques-         que prévu, comme le montre
                                                                   unes des voies possibles           l’exemple de l’entreprise
                         Figure 3                                  pour éviter cette situation        GlaxoSmithKline (GSK), dans
                                                                   de blocage et améliorer la         sa recherche de nouvelles
                         Le criblage à haut débit est réalisé
                         par des robots capables d’évaluer         créativité, en espérant que la     cibles pour des antibactériens
                         l’activité biologique de milliers de      durée de vie des brevets soit      capables de lutter contre les
                         molécules.                                augmentée, afin d’assurer           bactéries     multirésistantes.
                                                                                                      Après sept ans de recherche
                                                                                                      de nouvelles cibles, cette
                                                                                                      grande entreprise n’a obtenu
                                                                                                      aucun      résultat   tangible,
                                                                                                      alors que plus de 300 000 à
                                                                                                      500 000 molécules avaient été
                                                                                                      testées, au cours de plusieurs
                                                                                                      campagnes de criblage sur de
                                                                                                      nouvelles cibles potentielles
                                                                                                      (Figure 3) ! Cette démarche a
                                                                                                      été abandonnée, et GSK s’est
                                                                                                      tournée vers les vaccins…

                                                                                                      1.2.2. Le retour aux produits
                                                                                                      naturels
                                                                                                      Une autre tendance dans les
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Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
est de revenir aux produits         phase d’observation clinique,
naturels. La Nature offre           au moment du développement
une très grande diversité de        des molécules.
structures chimiques très           Par ailleurs, on assiste au
différentes les unes des            développement des méthodes
autres (Figures 4 et 5 et voir le   de calculs modernes et
chapitre de F. Albericio, para-     prédictives, grâce à un accès
graphe 2.1), et qui peuvent         facile aux calculateurs puis-
servir de sources d’inspira-        sants.
tion pour des synthèses de
                                    Enfin, la chimie combinatoire
nouveaux médicaments « bio-
                                    dynamique, abordée dans le
inspirés » (rappelons-nous de
                                    paragraphe 4.2.3 du chapitre
la « chimie d’après le vivant »,
                                    de F. Dardel, fournit un autre
évoquée dans le chapitre de
                                    exemple de ces nouvelles
D. Mansuy). Effet, les struc-
                                    approches pour la recherche
tures des molécules actives
                                    de    pharmacophores      non
que produisent micro-orga-                                           Figure 4
                                    conventionnels : on prend en
nismes, plantes, animaux,                                            Forêt tropicale du massif
                                    considération l’auto-assem-
terrestres ou marins, nous                                           de l’Aoupinié sur la côte Est
                                    blage de « synthons » (parties
fournissent des bases molécu-                                        de la Nouvelle-Calédonie. Des
                                    de molécules réactives) au
laires pharmacologiquement                                           recherches ont lieu pour trouver
                                    niveau de la cible biologique    de nouvelles molécules aux vertus
intéressantes (les « phar-
                                    (protéine, enzyme). Cette        thérapeutiques à partir de plantes.
macophores »), qui peuvent
                                    méthode a été récemment
nous servir de modèles pour
                                    développée par le prix Nobel
concevoir de nouveaux prin-
                                    de chimie Jean-Marie Lehn et
cipes actifs.
                                    ses collaborateurs.

1.2.3. Approfondir les nouvelles
possibilités de recherches          1.2.4. L’extension du recours
La méthode dite « reverse           aux biomolécules ?
chemical genetics », ou géné-       Depuis une dizaine d’années,
tique chimique inverse (voir        les « biomolécules » – molé-     Figure 5
le paragraphe 2.2. du chapitre      cules, et surtout macromo-
de J.-P. Maffrand), consiste à                                       Éponge Axinelle, « Axinella sp. »,
                                    lécules        naturellement     en milieu naturel en Bretagne,
identifier des molécules capa-       présentes dans les systèmes      source potentielle de molécules
bles de réguler l’expression de     vivants   (Figure 6) –  sont     bioactives.
gènes de manière très spéci-
fique. En fait, des observations
faites chez l’animal ou chez les
premiers patients conduisent
parfois à faire de la « reverse
chemical genetics » sans le
savoir ! C’est alors l’occasion
de découvrir une propriété
inattendue pour une molécule
créée pour un autre usage
thérapeutique.       Rappelons
l’exemple de la découverte
du Viagra®, primitivement
développée pour soigner les
affections cardiaques. Cela
souligne l’importance de la                                                                                127
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
La chimie et la santé

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                                                                                                aux progrès de la recherche.
                                                                                                Mais cette spécificité a des
                                                                                                limites, comme le montre
                                                                                                l’utilisation de l’Avastine®, qui
                                                                                                peut provoquer des nécroses
                                                                                                de tissus très loin des zones
                                                                                                d’application de la thérapie
                                                                                                (au niveau des parois nasales,
                                                                                                par exemple). Certains pays
                                                                                                ne remboursent plus ce médi-
                                                                                                cament, bien qu’il constitue
                                                                                                l’un des nouveaux traitements
                                                                                                anticancéreux les plus effi-
                                                                                                caces, mais avec une spécifi-
                                                                                                cité qu’il reste à améliorer.
                                                                                                Actuellement, 80 % du marché
                                                                                                du médicament sont encore
                                                                                                constitués par les petites
                                                                                                molécules synthétisées chimi-
                                                                                                quement. Ce ratio va très
                                                                                                certainement être réduit, mais
                                                             considérées comme repré-           cela se fera progressivement,
                         Figure 6
                                                             sentant l’essentiel de l’avenir    pour atteindre un équilibre qu’il
                         Protéines, lipides, glucides… ces   des nouveaux outils théra-         est difficile de prévoir actuelle-
                         biomolécules peuvent devenir des                                       ment. En effet, il ne faut pas
                                                             peutiques. Par opposition, les
                         outils thérapeutiques efficaces.
                                                             « petites molécules » faites       négliger un point très sensible :
                                                             par les chimistes constituent      le coût élevé des biopharma-
                                                             des médicaments symboli-           ceutiques, en comparaison de
                                                             sant l’innovation thérapeu-        celui des molécules issues de
                                                             tique du XXe siècle, alors que     la chimie.
                                                             le XXIe siècle serait celui des
                                                             biomolécules, telles que des       1.2.5. Les limites scientifiques
                                                             vaccins ou des anticorps. La       dues aux possibilités de la
                                                             biopharmacie serait-elle alors     recherche
                                                             la seule solution ?                La chimie est-elle dépassée ?
                                                             La vraie question est donc la      A-t-elle atteint la limite de
                                                             suivante : « y aura-t-il bascu-    ses possibilités ? Il n’en est
                                                             lement ou pas vers les biomo-      rien : les limites ont toujours
                                                             lécules ? » En fait, il est plus   été repoussées, et elles le
                                                             vraisemblable que le déve-         seront encore. En effet, il
                                                             loppement de ces macromo-          suffit de regarder le nombre
                                                             lécules biologiques comme          de molécules que l’on peut
                                                             agents thérapeutiques se fera      créer avec douze atomes (en
                                                             au fur et à mesure de l’ap-        combinant C, H, O et N), en
                                                             parition de leurs nouvelles        utilisant les méthodes de
                                                             indications. Il n’y aura pas de    synthèse chimique connues :
                                                             basculement brutal, et cela        il existe dans ces conditions
                                                             pour plusieurs raisons. Les        26 millions de possibilités
                                                             vaccins seront de plus en plus     (Figure 7). Or, seulement
                                                             efficaces, car on aura des anti-    63 000 sont connues et synthé-
128                                                          corps monoclonaux de plus          tisées actuellement, soit
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
moins de 0,3 % du nombre de
molécules potentielles. Cela
montre bien que la chimie
préparative est loin d’avoir
atteint ses limites ; les futures
générations de chimistes ont
de vastes espaces devant
eux ! Certains espaces ont
bien sûr été plus développés
que d’autres, mais il en reste
énormément à découvrir…

2   Une voie vers
    de nouveaux
médicaments :
les molécules hybrides

2.1. Pourquoi faire des
molécules hybrides ?
Le choix de cette voie est lié
en fait aux travaux effectués
avec mon équipe de recherche
au Laboratoire de Chimie
de Coordination du CNRS à           trois activités vont provoquer   Figure 7
Toulouse au cours des années        une double coupure sur l’ADN
                                    de cellules tumorales, origine   Combien de médicaments
1985-1995, sur le mécanisme                                          potentiels dans les millions
d’action de différents médi-        de l’action anticancéreuse de
                                                                     de molécules pouvant être
caments, et en particulier de       ce médicament.                   synthétisées par les chimistes ?
celui d’un anticancéreux, la        Jusqu’en 1990, les chimistes
bléomycine.                         n’étaient peu ou pas entrés
La bléomycine est un exemple        dans la stratégie des molé-
très remarquable de molé-           cules hybrides, qui constitue
cule hybride. Produite par une      donc un champ de travail
bactérie, Streptomyces verti-       important avec de larges
cillus, elle se compose de trois    perspectives d’évolution.
parties. Une première partie
de la molécule est utile à l’in-
                                    2.2. Les molécules hybrides :
teraction avec sa cible théra-
                                    fonctionnement et intérêt
peutique qui est l’ADN ; une
seconde, faite de sucres, est       Il est évident que deux phar-
responsable de la pénétration       macophores (qui rappelons-le
dans les organismes, et une         sont les parties pharmaco-
troisième est impliquée dans        logiquement actives d’une
la création de complexes avec       molécule) sont toujours plus
des ions métalliques à activité     efficaces qu’un seul face à un
d’oxydo-réduction comme le          agent pathogène (Figure 8).
fer. Son activité dépend donc       De très nombreuses maladies
de trois facteurs : son interac-    sont en effet traitées mainte-
tion avec l’ADN, sa distribu-       nant par des polytraitements :
tion, et sa capacité à chélater     les polychimiothérapies, qui
des ions métalliques. Ces           associent plusieurs molécules                                       129
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
La chimie et la santé

                         Figure 8                       actives. La trithérapie anti-VIH   responsable du paludisme
                                                        en est un exemple récent, mais     qui touche le cerveau et est
                         Schéma du mécanisme d’action   n’oublions pas la lutte efficace    à l’origine des décès. Diffé-
                         d’une molécule hybride.
                                                        dans les années 1950 contre le     rents traitements existent
                                                        bacille de la tuberculose avec     pour éliminer ces parasites
                                                        l’association rimifon-strep-       chez l’homme, mais aucun
                                                        tomycine. De plus, pour les        n’est parfait ni complètement
                                                        traitements contre les bacté-      satisfaisant. La chloroquine
                                                        ries ou contre les parasites       a été très efficace pendant
                                                        responsables du paludisme,         plus de 40-50 ans, mais de
                         Figure 9                       les monothérapies conduisent       nombreuses souches de
                         Plasmodium falciparum, agent   à l’apparition de souches de       parasites sont maintenant
                         responsable du paludime.       pathogènes résistantes à la        résistantes à ce médicament.
                                                        molécule utilisée (souche de       D’autres molécules sont effi-
                                                        Plasmodium falciparum, résis-      caces sur ces souches chlo-
                                                        tantes à la chloroquine).          roquino-résistantes, comme
                                                                                           la méfloquine (ou Lariam®),
                                                                                           mais avec des effets secon-
                                                        2.3. Les traitements
                                                                                           daires qui ne sont donc pas
                                                        contre le paludisme
                                                                                           négligeables. Cette molé-
                                                        Quatre agents infectieux,          cule peut induire des états
                                                        Plasmodia, sont pathogènes         dépressifs chez une personne
                                                        pour      l’homme :    P. vivax,   sur mille. Cependant, peu
                                                        P. ovale, P. malariae et P. fal-   de molécules actives ont été
                                                        ciparum (Figure 9). Ce dernier     découvertes depuis une tren-
130                                                     est le plus dangereux, il est      taine d’années, ce qui explique
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
que le Lariam® n’a pas encore
été retiré du marché.

2.3.1. Le cas du DDT
Il existe une molécule dont
on n’ose à peine parler : le
DDT (dichlorodiphényltrichlo-
roéthane). Cet insecticide
chloré est maintenant consi-
déré comme l’archétype de
l’insecticide dangereux pour
l’environnement, car très peu
biodégradable. Sa persistance
et son caractère hydrophobe
conduisent à son accumu-
lation dans les graisses de         significative du nombre de         Figure 10
nombreuses espèces vivantes.        personnes infectées. Pour
Très efficace, cet insecticide a     les maladies tropicales, il est   Habitants du village sénégalais
été produit en très grandes                                           de Dielmo, où l’Institut Pasteur
                                    important de ne pas penser
                                                                      maintient une station permanente
quantités après la Seconde          qu’en fonction des réactions      d’études sur le paludisme.
Guerre mondiale et a permis         des habitants des pays du         Plasmodium falciparum est
d’éradiquer le paludisme            Nord (Europe, États-Unis, pays    holoendémique dans la région
dans toute l’Europe du Sud,         hors de zones endémiques) et      (plus de 90 % des enfants sont
en réduisant de manière             d’éviter de prendre des déci-     infectés).
sévère les populations des          sions sans tenir compte des
moustiques, vecteurs de cette       réalités locales.
maladie parasitaire.
Bien que banni depuis un
protocole international signé       2.3.2. Mettre au point des
à Stockholm en 2001, l’Orga-        vaccins antipaludiques
nisation Mondiale de la Santé       efficaces : quelles difficultés ?
(OMS) a demandé le main-            Les succès très spectacu-
tien de l’utilisation de cette      laires de la prévention de
molécule en Afrique, pour           nombreuses maladies infec-
l’imprégnation des murs des         tieuses au moyen de la vacci-
habitations en zones forte-         nation, largement développée
ment endémiques (Figure 10).        au XXe siècle, ont conduit à
La Figure 11 présente les           un optimisme excessif sur la
résultats d’une étude faite         possibilité de la mise au point
dans une zone de paludisme          de vaccins pour toutes les
résistant, entre l’Afrique du       maladies infectieuses.
Sud et le Mozambique. Le            Le décryptage des génomes
nombre de cas de paludisme          des    agents    pathogènes
est stable jusqu’en 1995. À         a encore accentué cette
cette date, l’arrêt de l’utilisa-   confiance au cours des années
tion de cet insecticide conduit     1990-2000 : « si on connaît
à une augmentation signifi-          le génome du pathogène,
cative des cas de paludisme.        on va être capable de créer
Dès la reprise de l’utilisa-        des vaccins efficaces ». Les
tion modérée du DDT après           génomes de l’homme, du
2000, on note la diminution         plasmodium (agent infectieux                                         131
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
La chimie et la santé

                         Figure 11
                         En Afrique du Sud, trois provinces montrent comment la conjugaison de plusieurs facteurs – résistance aux
                         médicaments et aux pesticides, climat, troubles politiques et sida – peut accélérer la propagation du paludisme.
                         Depuis le milieu des années 1980, la maladie n’a cessé de progresser, surtout après l’arrêt officiel de l’utilisation
                         du DDT, en 1996. Une nouvelle utilisation de cet insecticide depuis 2000 et de nouveaux médicaments ont aidé à
132                      inverser la donne.
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
du paludisme), et de l’ano-         constamment à de nouveaux
phèle (le moustique transmet-       environnements. Dans ces
teur du paludisme, Figure 12)       conditions, imaginer une
sont maintenant tous connus :       approche vaccinale simple qui
toutes les bases de ces             joue au mieux sur quelques-
séquences d’ADN ont été             uns de ces paramètres est un
découvertes. Après des efforts      défi de grande envergure.
très importants, le vaccin          Voilà quelques-unes des
universel contre le paludisme       causes de l’échec de la créa-
n’est toujours pas là !                                               Figure 12
                                    tion de vaccins contre les
Il en est de même pour le virus     vecteurs du sida ou du palu-      L’anophèle est le moustique
du sida, un petit rétrovirus de     disme.                            transmetteur du paludisme.
moins de 10 000 bases dont
on connaît la séquence depuis
1985. En débit de nombreuses        2.3.3. Le mode de vie
recherches et d’un effort           du parasite du paludisme
financier sans précédent sur         chez l’homme
plus de vingt ans, le vaccin se     Comment agit le parasite du
fait toujours attendre.             paludisme ? Après l’infection
                                    des globules rouges et lors
En grande partie, les difficultés    de sa phase de multiplication
de mise au point de vaccins         rapide, ce parasite découpe
efficaces viennent du fait que       près de 50 % de leur hémo-
ces pathogènes (parasites ou        globine, et s’en sert comme
virus), pour pouvoir survivre,      source      d’acides   aminés
doivent pénétrer les cellules de    pour construire au plus vite
l’hôte. Pour cela, ils ont multi-   ses propres protéines, puis
plié les interactions avec les      se multiplier rapidement.
cellules qu’ils ont l’habitude de   Notons que le relargage dans
pénétrer. Par exemple, plus de      la circulation sanguine de ces
cinquante parties de protéines      nouveaux parasites corres-
sont impliquées dans les inte-      pond aux poussées de fièvre.
ractions entre le plasmodium        Ce faisant, le parasite doit
et un globule rouge. Bien que       alors gérer sa production
la taille d’un plasmodium           de déchets toxiques pour
corresponde au dixième de la        survivre ! L’un de ces déchets
taille d’un globule rouge, il est   est l’hème, molécule qui est
remarquable de constater que        libérée lors de la digestion de
la pénétration se fait en moins     l’hémoglobine par notre para-
de trois heures. Le même            site. Or, en présence d’agents
parasite peut, en l’espace de       réducteurs et de l’oxygène,
quelques heures, interagir          que l’on trouve dans toutes
avec plusieurs de ces globules      les cellules, toute protopor-
rouges avant de choisir d’en        phyrine de fer qui n’est pas
infecter un en particulier. Les     contrôlée par une protéine va
mécanismes          d’interaction   être soumise à des phéno-
pathogène-hôte sont donc            mènes redox : la réduction
très complexes et multipara-        catalytique de l’oxygène va
métriques.                          générer de nombreux radi-
À cela s’ajoute la capacité         caux hydroxyles (OH°), capa-
de ces pathogènes à muter           bles de modifier toutes les
facilement pour s’adapter           structures cellulaires, et va                                   133
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments
La chimie et la santé

                                                             conduire à la mort du parasite.    l’artémisinine est très courte,
                                                             Pour se défendre, le para-         donc très différente de celle
                                                             site va agréger l’hème en un       que l’on pourrait espérer.
                                                             polymère inerte vis-à-vis de       Comprendre le mécanisme
                                                             ces systèmes redox. Ce poly-       d’action de cette molécule
                                                             mère s’appelle l’hémozoïne,        antipaludique unique dans sa
                                                             pigment coloré visible avec        catégorie, c’est aussi essayer
                                                             un simple microscope optique       de construire de nouvelles
                                                             classique.                         molécules       pouvant   agir
                                                             De nombreux médicaments            selon ce même mécanisme.
                                                             antipaludiques, comme la           Le     mécanisme      présenté
                                                             quinine ou la chloroquine,         dans l’encart « L’artémisine :
                                                             sont en fait des inhibiteurs de    comment agit cet antipalu-
                                                             cette polymérisation. Toute        dique ? », s’il est bien argu-
                                                             molécule capable d’empê-           menté, reste encore l’objet
                                                             cher l’agrégation de l’hème en     de nombreux débats dans la
                         Figure 13                           hémozoïne est donc potentiel-      communauté scientifique ; il
                         Artemisia annua (Armoise            lement un antipaludique.           fournit cependant une inter-
                         annuelle) est utilisée en Chine                                        prétation de la suite de réac-
                         depuis plus de 2 000 ans pour                                          tions chimiques par lesquelles
                         soulager les fièvres, dont celles    2.3.4. Une molécule contre         l’artémisinine conduit à la
                         dues au paludisme. Le principe      le paludisme : l’artémisinine      mort du parasite et de la
                         actif extrait de cette plante est
                         l’artémisinine.                     Dans cette recherche de trai-      cellule infectée.
                                                             tement antipaludique, l’ar-
                                                             témisinine est une molécule        2.3.5. Une nouvelle famille
                                                             intéressante. Produit extrait      d’antipaludiques :
                                                             des feuilles d’une plante          les trioxaquines
                                                             (Artemisia annua, Figure 13),      À partir de ces études de
                                                             cette molécule est utilisée        mécanisme d’action, il a été
                                                             en médecine traditionnelle         imaginé de faire des molé-
                                                             chinoise depuis plus de            cules hybrides, s’inspirant du
                                                             2 000 ans pour soigner les         fonctionnement       précédent
                                                             fièvres, et en particulier celles   décrit pour l’artémisinine, et
                                                             qui sont dues au paludisme.        de relier le motif trioxane à
                                                             Cas unique pour un médi-           une aminoquinoléine comme
                                                             cament, le pharmacophore           dans la chloroquine. Cette
                                                             de ce produit est constitué        idée de molécules hybrides
                                                             d’un trioxane (en rouge sur        à activité duale a conduit à la
                                                             la Figure 14), cycle de six        synthèse des trioxaquines.
                                                             carbones contenant trois           Plus de 120 trioxaquines ont
                                                             atomes d’oxygène dont deux         été créées, et toutes étaient
                                                             liés dans un pont peroxyde         actives in vitro. 77 d’entre
                                                             (deux oxygènes liés par une        elles ont été testées in vivo sur
                                                             liaison simple O-O). S’il          un modèle souris pertinent
                                                             manque un atome d’oxy-             permettant de discriminer les
                                                             gène sur ce pont, l’activité       molécules. Six d’entre elles
                                                             antipaludique disparaît. Cette     ont alors été reconsidérées,
                                                             molécule est très efficace,         une, la trioxaquine PA1103-
                                                             mais elle présente quel-           SAR116242 (Figure 15), a été
                                                             ques défauts : la production       sélectionnée par PALUMED
                                                             de la plante est aléatoire ;       et par le groupe pharma-
134                                                          la pharmacocinétique de            ceutique Sanofi-Aventis [1].
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
L’ARTÉMISININE : COMMENT AGIT CET ANTIPALUDIQUE ?

Le scénario débute lorsque le parasite du paludisme infecte nos globules rouges. Ces
derniers sont des milieux dits réducteurs (donc propices aux phénomènes redox), et vont
par conséquentdonc réduire l’hème du parasite (son fer devient Fe(II), Figure 14). Cet hème
libre (déchet du parasite) réagit extrêmement vite avec les peroxydes, en l’occurrence le
cycle trioxane de l’antipaludique artémisinine (en rouge, Figure 14). Un composé très réactif
est alors créé (« radical alkylant »), possédant la capacité de réagir avec l’hème (réaction
d’alkylation), pour former un composé, l’« adduit hème-artémisinine », selon le mécanisme
chimique représenté Figure 14.
On voit donc, par ce mécanisme d’action, que l’hème est l’activateur et la cible de l’artémisinine ;
et l’adduit hème-artémisinine est un inhibiteur de la synthèse de l’hémozoïne.

Figure 14
Comment agit l’artémisinine contre le parasite du paludisme ? L’hème libre ouvre le pont peroxyde O-O. Il y
a alors deux possibilités : dans 90 % des cas, le fer va rester accroché sur l’oxygène et le radical va être sur
le carbone 4 de l’artémisinine, qui vient alors s’alkyler sur l’hème.

En recherchant les adduits hème-artémisinine sur des souris de laboratoire, saines ou
infectées, on n’a détecté leur présence que sur les souris infectées, ce qui montre que la
formation de ces adduits est liée au développement du parasite chez l’animal. Cela n’est
pas une preuve irréfutable en faveur du mécanisme présenté précédemment, mais on peut
le considérer comme un argument. Ce que l’on a identifié sur une paillasse l’a été chez la
souris infectée.
Il y a deux façons d’expliquer comment ces adduits conduisent à la mort du parasite. D’une
part, ces adduits ne polymérisent pas pour donner de l’hémozoïne : ils ne disparaissent pas
et vont s’accumuler. De plus, ils sont des inhibiteurs de cette polymérisation.
D’autre part, ces adduits non polymérisés possèdent de l’hème qui peut être réduit en fer
(II), ce qui va conduire à la production de radicaux hydroxyles OH° toxiques, capables de
provoquer la mort du parasite.

                                                                                                                   135
La chimie et la santé

                                                                                             de recevoir le parasite humain
                                                                                             Plasmodium falciparum et non
                                                                                             celui de la souris. De plus, elle
                                                                                             présente la même activité sur
                                                                                             des souches de terrain sensi-
                                                                                             bles ou résistante à la chlo-
                                                                                             roquine, ce qui a été vérifié
                                                                                             avec des isolats cliniques au
                                                                                             Gabon.

                                                                                             Enfin, un avantage supplémen-
                                                                                             taire de cette molécule est son
                         Figure 15                          Cette molécule est en cours      mode d’action dual : alkylation
                                                            de production pour réaliser      de l’hème in vivo/in vitro qui va
                         Un antipaludique prometteur,       les études précliniques régle-
                         conçu grâce à la connaissance du                                    détruire le parasite ; action
                                                            mentaires et les essais de       sur les formes du parasite qui
                         mécanisme chimique d’action de
                         l’artémisinine.                    phase I.                         sont ensuite maturées chez le
                                                            Cette molécule a également       moustique (gamétocytes), ce
                                                            montré une bonne activité sur    qui contribue à la diminution
                                                            des souris dites « humani-       globale de la population des
                                                            sées », c’est-à-dire capables    parasites.

                                                            Chimie et faux médicaments
                                                            Cette courte présentation est le résumé d’une
                                                            dizaine d’années de recherches effectuées
                                                            à la fois dans des laboratoires académiques
                                                            du CNRS-Université de Toulouse ou du CHU-
                                                            Toulouse et d’une petite « start-up », PALUMED,
                                                            et de la recherche amont d’un grand groupe
                                                            pharmaceutique, Sanofi-Aventis. Il est clair que
                                                            l’innovation thérapeutique est issue maintenant
                                                            d’un continuum entre recherche fondamentale
                                                            et recherche à vocation d’application. Le
                                                            décloisonnement des structures et des esprits
                                                            est essentiel pour assurer la mise au point de
                                                            nouveaux médicaments au cours de projets dont
                                                            la durée est souvent supérieure à quinze ans.
                                                            Un fléau pour tous, la contrefaçon de médicaments
                                                            Après la description de ces efforts pour
136                                                         mettre au point de nouveaux médicaments, il
Molécules hybrides pour de nouveaux médicaments : mythe ou réalité ?
n’est pas possible de passer sous silence les
problèmes croissants posés par le trafic de
faux médicaments. C’est un sujet peu abordé
dans les médias, qui souhaitent aller dans
le seul sens d’une grande partie de l’opinion
qui considère les groupes pharmaceutiques
comme des entreprises voulant uniquement
faire de l’argent avec une capacité d’innovation
faible. Comment les groupes pharmaceutiques
perdent de l’argent avec les contrefaçons de
médicaments n’est pas un sujet très à la mode.
Cependant il ne s’agit pas que de cela, car il
y a avant tout un problème majeur de santé
publique qui touche tous les pays.
Une étude récente d’une économiste
américaine a donné l’alerte : les flux financiers
de la contrefaçon de médicaments dans
le monde représentent plus de 10 % du
marché mondial total des médicaments. Cela
représente plus de 50 milliards de dollars par
an ! L’explosion de ce trafic est due au fait que
les mafias ayant prospéré depuis une trentaine
d’années avec la vente des drogues illicites ont
les moyens financiers et le savoir-faire pour se
lancer dans la contrefaçon de médicaments,
activité qui est très faiblement réprimée en
comparaison des trafics habituels. C’est donc
une nouvelle activité, toujours illicite, mais
beaucoup moins risquée et avec une rentabilité
très forte. Ce trafic connaît actuellement une
grande extension, en particulier en Afrique
mais aussi dans les pays développés, grâce à
Internet. En décembre 2007, la FDA a dénombré
24 sites Internet aux États-Unis proposant des
médicaments contrefaits. Ces sites vendaient
surtout des pilules anti-âge, du Viagra®, etc.
Les médicaments de contrefaçon sont soit vides
de tout principe actif, soit composés de produits
potentiellement très dangereux.
En Afrique, le Nigéria est une des plaques
tournantes du trafic de faux médicaments. La         137
La chimie et la santé

                         lutte contre ce trafic dans ce pays est menée
                         de manière très courageuse par Madame Dora
                         Akunyili. Cette pharmacologue a mis en place des
                         laboratoires d’analyse et de contrôle permettant
                         de lutter avec efficacité contre l’introduction
                         dans son pays de faux médicaments. De plus,
                         elle a réussi à faire changer la loi et le trafic de
                         médicaments au Nigéria est maintenant puni
                         de cinq ans de prison, au lieu de trois mois
                         auparavant. Mais elle est devenue la cible des
                         mafias du domaine et a échappé à plusieurs
                         tentatives d’assassinat (un chauffeur a été tué
                         au cours d’une de ces tentatives). Il est donc
                         important que l’opinion publique de tous les
                         pays soutienne des actions aussi exemplaires.

                          Bibliographie

                          [1] Coslédan F. et al. PNAS
                          (2008), 105 : 17579-17584.

138
La chimie et la santé

    Crédits
    photographiques
                        – Fig. 3 : CNRS Photo-            de profondeur à Porzh-
                          thèque/Jannin      François,    Kamor, Ploumanac’h – Côtes
                          Institut Gilbert Laustriat –    d’Armor.
                          Biomolécules et innovations    – Fig. 6 : CNRS Photothèque/
                          thérapeutiques – Illkirch.       Clantin Bernard, UMR 8161
                        – Fig. 4 : CNRS Photothèque/       – Institut de biologie de Lille.
                          Sevenet Thierry, Intitut de    – Fig. 10 : CNRS Photothèque/
                          Chimie des Substances            Institut Pasteur/Rogier C.,
                          Naturelles (ICSN) – Gif-sur-     URA 361 – Expression géné-
                          Yvette                           tique et variabilité dans les
                        – Fig. 5 : CNRS Photothèque/       systèmes multigénétiques
                          Fontana    Yann,    FR2424       – Paris.
                          – Station biologique de        – Fig. 13 : Kristian Peters,
                          Roscoff. Photo prise à 30 m      2007 UTC.
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