Identification et optimisation d’inhibiteurs par une approche de « Fragment-based drug discovery » : application aux domaines NS3 et NS5 de Flavivirus

People Involved : Dr Karine Barral, Fatiha Benmansour

Les Flaviviridae comprennent trois genres de virus pathogènes humains : les flavivirus (virus de la Dengue (DENV), virus de la fièvre jaune, virus de l’encéphalite japonaise), les hepacivirus (virus de l’hépatite C) et les pestivirus. Le virus de la Dengue est à l’origine d’un syndrome de type grippal sévère et parfois de complications potentiellement mortelles que l’on appelle dengue hémorragique. Il sévit dans les régions tropicales et subtropicales de la planète avec une prédilection pour les zones urbaines et périurbaines. Cette maladie est désormais endémique dans plus de 100 pays d’Afrique, des Amériques, de la Méditerranée orientale, de l’Asie du Sud-Est et du Pacifique occidental. Environ 2,5 milliards de personnes, soit deux cinquièmes de la population mondiale, sont désormais exposées au risque d’infection. A l’heure actuelle, Il n’existe ni traitement préventif (vaccin) ni traitement curatif (post-infection virale : traitement prophylactique) pour lutter contre la dengue et ses formes hémorragiques.

Un des moyens de combattre cette infection par une stratégie antivirale est d’en inhiber les protéines virales clés. Ces dernières années, notre programme de recherche a consisté à étudier les protéines non-structurales (fig. 1) essentielles à l’activité virale par des méthodes biochimiques et de biologie structurale. Nous avons ainsi déterminé la structure cristallographique du domaine helicase NS3, du domaine polymerase NS5 et du domaine methyltransferase NS5 du virus de la Dengue. Ces informations sont cruciales pour l’identification et le développement de nouveaux inhibiteurs de Flavivirus.

Figure 2

Stratégie de “Fragment-Based Drug Design”

L’utilisation de molécules de petite taille (ou fragments, masse moléculaire inférieur à 300 Da) couplée à des méthodes biophysiques de détection de leur fixation sur la cible biologique (cristallographie par rayon X, RMN RMN Résonance Magnétique Nucléaire , SPR, ITC, Thermal-shift assay) ont donné naissance à une nouvelle approche : le « Fragment-based drug discovery » (FBDD). L’objectif de ce nouveau projet de recherche est de développer une stratégie d’identification et d’optimisation d’inhibiteurs de Flavivirus par FBDD (fig. 2).

Nous utilisons des méthodes biophysiques, telles que l’ITC, la SPR ou le thermal-shift assay, comme criblage primaire de notre chimiothèque de fragments afin d’identifier les fragments qui se lient aux domaines NS3 et NS5 du virus de la Dengue. Puis, nous co-cristallisons ces fragments avec les mêmes domaines NS3 et NS5 et nous ésolvons les structures haute résolution des complexes formés. Les données structurales obtenues sur l’interaction entre le fragment et sa cible permettent d’une part l’identification des sites et du mode de fixation des fragments, et d’autre part une optimisation rapide et efficace de petits inhibiteurs. Un processus d’optimisation composé de modélisation moléculaire, de synthèse parallèle d’analogues et d’études SAR (relation structure-activité) se met en place autour de ces « fragment hits » afin d’augmenter leur affinité et leur spécificité jusqu’à l’obtention d’un puissant inhibiteur (fig. 3).

Figure 3

Optimisation de fragment

Collaborateurs

 Dr Gérard Bricogne (Global Phasing, Cambridge, UK)
 Dr Andrea Brancale (University of Cardiff)
 Dr Bruno Coutard (AFMB)
 Dr Etienne Decroly (AFMB)
 Dr Bruno Canard (AFMB)
 Dr Gilles Querat (IRD-UMR190)

lieux

Financement EU-FP7 SILVER European consortium