3.3. L'apport <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong>L'émergence <strong>de</strong> l'approche parallèle <strong>de</strong> la drug discoveryLa tendance actuelle est à la recherche <strong>de</strong> solutions moinscoûteuses à mettre en œuvre et adaptables à un plus grandnombre <strong>de</strong> cibles. Le facteur limitant n'est plus l'obtention<strong>de</strong> hits mais l'obtention <strong>de</strong> candidats médicaments <strong>de</strong> bonnequalité.Ces réflexions conduisent à l'émergence d'une approcheparallèle <strong>de</strong> la drug discovery, dans laquelle les paramètresdu candidat médicament (efficacité, spécificité,biodisponiblité et non-toxicité) sont optimisés simultanément.Cette approche nécessite l'utilisation <strong>de</strong> technologies différentes<strong>de</strong> celles utilisées dans l'approche séquentielle, àsélection <strong>de</strong> leadssavoir <strong>de</strong>s technologies <strong>de</strong> profilage, permettant <strong>de</strong> caractériserin vitro tous les produits actifs, aussi bien d'un point<strong>de</strong> vue pharmacologique (évaluation <strong>de</strong>s effets secondairespar profilage sur un grand nombre <strong>de</strong> cibles en parallèle)que d'un point <strong>de</strong> vue pharmaceutique (mesure dupassage <strong>de</strong>s barrières biologiques – intestinale par exemple,évaluation du métabolisme, etc.). L'analyse <strong>de</strong>s donnéesainsi générées n'est possible que pour <strong>de</strong>s produits<strong>de</strong> gran<strong>de</strong> pureté (au moins égale à 80 %), ce qui accentuele retour à l'utilisation <strong>de</strong> chimiothèques <strong>de</strong> taille réduiteplus "intelligentes".optimisation <strong>de</strong> leadsCONCEPTIONET SYNTHÈSE DECHIMIOTHÈQUES▼CRIBLAGE(évaluation <strong>de</strong>l'efficacité)PROFILAGE DEHITS(spécificité,biodisponibilité ettoxicité)Pharmaco-informatiqueBioPrint▼OPTIMISATIONPARALLÈLE<strong>de</strong> l'efficacité, <strong>de</strong> laspécificité, <strong>de</strong> labiodisponibilité et<strong>de</strong> la toxicité▼SÉLECTIONDU CANDIDATMÉDICAMENTL'approche parallèle <strong>de</strong> la drug discovery▼Convaincue que la démarche quantitative (grand nombre<strong>de</strong> composés/criblage à très haut débit) n’apporte pas unesolution efficace au manque <strong>de</strong> productivité <strong>de</strong> la recherchepré-clinique, <strong>Cerep</strong> a très tôt adopté une approche parallèle<strong>de</strong> la drug discovery privilégiant une sélection approfondie<strong>de</strong>s composés très en amont <strong>de</strong>s phases cliniques. La Sociétéa ainsi développé une plate forme originale permettant, immédiatementaprès l’étape du criblage à haut débit, <strong>de</strong> réaliserparallèlement <strong>de</strong>s tests <strong>de</strong> sélectivité (profilage à haut débitou "HTP"), <strong>de</strong> toxicité et <strong>de</strong> biodisponiblité, afin d’i<strong>de</strong>ntifierdès les premières étapes <strong>de</strong> la recherche, les candidats médicamentsà fort potentiel <strong>de</strong> succès et d’écarter le plus tôt possibleceux condamnés à échouer au cours <strong>de</strong> leur développement.Un pas important a été franchi par <strong>Cerep</strong> dès 1997,puisque la Société a progressivement développé <strong>de</strong>s technologiespionnières <strong>de</strong> drug discovery in silico. Ces outils informatiquessophistiqués d’assistance à la recherche permettent<strong>de</strong> réduire encore le temps et le coût <strong>de</strong> développement d’unmédicament. En 1999, <strong>Cerep</strong> a initié la construction d’unebase <strong>de</strong> données – BioPrint – qui est utilisée pour développer<strong>de</strong>s modèles informatiques prédictifs <strong>de</strong>s propriétés biologiques<strong>de</strong>s futurs médicaments. <strong>Cerep</strong> peut aujourd’hui modéliseret cribler virtuellement un très grand nombre <strong>de</strong> composéset délivrer sur les composés retenus pour le développement<strong>de</strong>s informations propres à faciliter la sélection et l’optimisation<strong>de</strong>s candidats médicaments, grâce à sa base <strong>de</strong> donnéesBioPrint. De la construction et l’exploitation <strong>de</strong> sa plateformetechnologique, <strong>Cerep</strong> estime avoir bâti les informationset le savoir-faire qui offrent une réponse pertinente aux besoins<strong>de</strong> l’industrie pharmaceutique et propres à la positionner commeun acteur privilégié <strong>de</strong> la drug discovery. Les activités <strong>de</strong> laSociété sont commercialisées sous forme <strong>de</strong> prestations <strong>de</strong>services, <strong>de</strong> souscriptions à BioPrint ou d’accords <strong>de</strong> rechercheà moyen et long terme.L'apport <strong>de</strong> la pharmaco-informatiqueNombre <strong>de</strong> composésapproche<strong>Cerep</strong>approche haut débitapproche classiqueFiltrage in silico Criblage et optimisation in vitro Développement in vivo16 <strong>Cerep</strong> - <strong>Document</strong> <strong>de</strong> référence 2000
3.4. Construire la plate-forme technologiqueLa plate-forme technologique <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> constitue la base<strong>de</strong> son développement. <strong>Cerep</strong> estime disposer d’uneplate-forme technologique unique en ce sens qu'elle contienttoutes les technologies nécessaires pour mener àbien <strong>de</strong>s programmes <strong>de</strong> découverte <strong>de</strong> médicaments etqu'elle inclut également <strong>de</strong>s technologies propres à <strong>Cerep</strong>.La Société estime en outre avoir été capable <strong>de</strong>développer une synergie entre les différents constituants<strong>de</strong> sa plate-forme.Les technologies sont présentées en quatre chapitres :. la chimie et la chimio-informatique (conception et synthèse<strong>de</strong>s composés). le criblage et le profilage pharmacologique (tests in vitro<strong>de</strong>s composés). le profilage pharmaceutique (évaluation in vitro <strong>de</strong>s paramètresd'absorption, <strong>de</strong> métabolisme et <strong>de</strong> toxicologie). la pharmacologie pré-clinique (vérification <strong>de</strong>s caractéristiquesbiologiques <strong>de</strong>s candidats médicaments).3.4.1. La chimie et la chimio-informatiqueLa chimie a toujours été au centre <strong>de</strong>s programmes <strong>de</strong> découverte<strong>de</strong> médicaments. Les chimistes conçoivent et synthétisentles molécules qui <strong>de</strong>viendront les médicaments <strong>de</strong> <strong>de</strong>main.Un laboratoire <strong>de</strong> chimie pharmaceutique doit donc regrouperun ensemble <strong>de</strong> compétences et d’expertises complémentaires:. <strong>de</strong>s chimio-informaticiens, pour assister les chimistes dansla conception et l’évaluation in silico, avant toute synthèse,<strong>de</strong>s molécules les plus "intelligentes" possibles,possédant les caractéristiques d'un médicament.. <strong>de</strong>s chimistes combinatoires développant <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s<strong>de</strong> synthèse à haut débit les plus efficaces. <strong>de</strong>s chimistes médicinaux, créatifs et expérimentés ;<strong>Cerep</strong> possè<strong>de</strong> aujourd’hui un groupe <strong>de</strong> 40 chimistes quiregroupent ces trois expertises.La conception <strong>de</strong>s chimiothèques par la chimio-informatiqueLa chimio-informatique permet <strong>de</strong> concevoir <strong>de</strong>s chimiothèqueset d’en optimiser in silico les caractéristiques fondamentales,avant la synthèse : définition <strong>de</strong>s structures <strong>de</strong>smolécules, prédiction <strong>de</strong> leur conformation dans l’espace,analyse <strong>de</strong> la diversité d’une collection, évaluation <strong>de</strong> l’aptitu<strong>de</strong><strong>de</strong>s molécules à se lier sur <strong>de</strong>s cibles prédéfinies.<strong>Cerep</strong> a <strong>de</strong>puis 1996 consacré une part importante <strong>de</strong> sesressources à la chimio-informatique. Son équipe, qui disposed’un environnement informatique spécialisé, a développé<strong>de</strong>s méthodologies, <strong>de</strong>s modèles et <strong>de</strong>s algorithmesoriginaux et innovants, dont certains ont fait l’objet d’un dépôt<strong>de</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong> <strong>de</strong> brevet (voir paragraphe 3.8). Elle permet à<strong>Cerep</strong> <strong>de</strong> disposer en permanence d'une chimiothèque virtuelleoptimisée et d'un outil <strong>de</strong> criblage virtuel (voir ci-<strong>de</strong>ssous)utilisés tant en interne que dans <strong>de</strong>s accords commerciaux.La chimiothèque "virtuelle" <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong>Les chimio-informaticiens <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> ont réalisé la synthèsevirtuelle, in silico, <strong>de</strong> l'ensemble <strong>de</strong>s 80 millions <strong>de</strong> combinaisonspossibles qui constituent la chimiothèque virtuelle<strong>de</strong> la Société et qui sont synthétisables par <strong>Cerep</strong>. Une originalitémajeure <strong>de</strong> la chimiothèque virtuelle <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> rési<strong>de</strong>dans le fait que les chimio-informaticiens <strong>de</strong> la Sociétéont développé une approche informatique permettant <strong>de</strong> stockerl’ensemble <strong>de</strong> cette chimiothèque ainsi que la conformationtridimensionnelle <strong>de</strong> chaque molécule, dans un espaceminimal <strong>de</strong> mémoire selon un procédé propre à la Société.La chimiothèque virtuelle <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> n'est pas disponible commercialement.Elle est utilisée dans le criblage in silico etcomme source pour la conception <strong>de</strong> chimiothèques exploratoiresou focalisées pour le compte <strong>de</strong>s partenaires commerciaux<strong>de</strong> la Société.Le criblage in silicoLa modélisation moléculaire permet <strong>de</strong> représenter chaquemolécule dans un espace tridimensionnel, mettant en évi<strong>de</strong>nceles positions relatives <strong>de</strong>s éléments structuraux responsables<strong>de</strong> l'interaction d'une molécule avec sa cible.Les logiciels développés par <strong>Cerep</strong> permettent aujourd'hui <strong>de</strong>cribler virtuellement – in silico – les 80 millions <strong>de</strong> composés<strong>de</strong> la chimiothèque virtuelle en <strong>de</strong>ux jours, le criblage incluantla comparaison <strong>de</strong>s représentations tridimensionnelles <strong>de</strong> tousles composés, leur superposition dans l'espace et leur adaptationà la cible biologique, lorsque celle-ci est connue.La synthèse <strong>de</strong>s chimiothèques par chimie combinatoireUne fois conçues grâce aux technologies <strong>de</strong> chimio-informatique,les molécules sont synthétisées. Les chimiothèques <strong>de</strong>gran<strong>de</strong> taille sont obtenues par chimie combinatoire.La chimie combinatoire consiste à assembler sequentiellement<strong>de</strong>s "building blocks", ou monomères. <strong>Cerep</strong> possè<strong>de</strong> unecollection unique <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 6000 monomères dont plus <strong>de</strong>1500 sont originaux et propres à <strong>Cerep</strong>. La Société a aussidéveloppé et validé 25 réactions chimiques permettant d’assemblerces monomères. L'ensemble <strong>de</strong> toutes les combinaisonspossibles, mettant en jeu ces 25 réactions et utilisantles 6000 monomères, représente un total d'environ 80 millions<strong>de</strong> molécules synthétisables par <strong>Cerep</strong>.La synthèse <strong>de</strong>s produits est réalisée grâce à une plate-formerobotique conçue par les ingénieurs <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong>, et qui regroupetrois ensembles <strong>de</strong> synthèse à haut débit ainsi qu’unestation <strong>de</strong> pesée semi-automatisée. Cette plate-forme se caractérisepar sa flexibilité et son haut débit qui répon<strong>de</strong>ntaux besoins <strong>de</strong> l’industrie pharmaceutique. Elle permet eneffet <strong>de</strong> synthétiser jusqu’à 10 000 produits par jour. Chaqueproduit est synthétisé individuellement à une échellepouvant aller jusqu’à 10 -20 mg par produit.Pour s'assurer <strong>de</strong> la pureté et <strong>de</strong> la qualité <strong>de</strong>s composéssynthétisés, <strong>Cerep</strong> a développé un laboratoire automatisécapable d’analyser environ 1000 produits par jour.<strong>Cerep</strong> possè<strong>de</strong> une chimiothèque qui lui est propre, sa chimiothèque"corporate", et commercialise <strong>de</strong>s chimiothèquessous forme non-exclusive, Odyssey 5000 et <strong>de</strong>s chimiothèques"sur mesure".La chimiothèque "corporate" <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong>La chimiothèque corporate est composée d’un ensemble <strong>de</strong>200 000 composés contenant <strong>de</strong>s représentants <strong>de</strong> toutesles classes chimiques <strong>de</strong> la chimiothèque virtuelle. Ces composésd’une diversité optimisée ont été synthétisés grâce àla plate-forme robotique à haut débit. Il s'agit d'une chimiothèqueexploratoire, c'est à dire <strong>de</strong>stinée à être testée surtoute cible biologique pour laquelle on ne dispose pas d'informationsqui permettraient une approche rationnelle.La chimiothèque corporate <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> est utilisée dans lesprogrammes <strong>de</strong> drug discovery <strong>de</strong> <strong>Cerep</strong> et dans les programmes<strong>de</strong> criblage à haut débit.Le contenu <strong>de</strong> la chimiothèque corporate est en constante amélioration,bénéficiant <strong>de</strong>s progrès <strong>de</strong> BioPrint, et en particulier <strong>de</strong>smodèles prédictifs qui en découlent (voir ci-<strong>de</strong>ssous).<strong>Cerep</strong> - <strong>Document</strong> <strong>de</strong> référence 2000 17