Saviez-vous que la découverte d'un nouveau médicament prend entre 10 et 15 ans et coûte des milliards de dollars ? Le temps, l'argent et les efforts investis sont considérables, mais tout cela est en train de changer grâce à une discipline scientifique appelée chimio-informatique.Qu'est-ce que c'est et comment cela aide à découvrir de nouveaux médicamentsLa réponse est aussi passionnante que complexe, et dans cet article, nous allons l'expliquer de manière simple.
Qu'est-ce que la chimioinformatique ? La fusion passionnante de la chimie et de l'informatique.
Pour comprendre Qu'est-ce que la chimioinformatique ?Imaginez devoir trouver une clé unique pour ouvrir une serrure extrêmement complexe. Mais cette clé est cachée parmi une montagne de dix milliards de clés différentes. Quelle tâche ! Imaginez le temps et les efforts nécessaires pour chercher et essayer chaque clé manuellement, une par une.
L'industrie pharmaceutique est confrontée à un défi monumental. La serrure représente une protéine pathogène, et la clé est une molécule chimique susceptible d'être transformée en médicament. Depuis des décennies, Les experts ont utilisé des systèmes « manuels » pour trouver chaque nouveau médicament, en investissant une quantité vraiment énorme de temps, d’argent et d’efforts.
Pour revenir à l’analogie, imaginez que vous avez maintenant un système intelligent Il est capable d'éliminer immédiatement neuf clés sur dix qui ne conviennent pas. Le système vous aide également à prédire les clés présentant la forme la plus prometteuse, à les rassembler et à les classer par lots. Génial ! C'est, en substance, la magie de la chimioinformatique.
Qu'est-ce que la chimioinformatique ? Selon le portail PubMed, « est un domaine des technologies de l'information qui se concentre sur la collecte, le stockage, l'analyse et la manipulation de données chimiques. » Cette discipline scientifique utilise des techniques informatiques et de science des données pour résoudre des problèmes complexes en chimieIl est principalement axé sur la découverte de médicaments, mais a également des applications dans de multiples secteurs (agrochimie, alimentation, etc.).
Deux piliers fondamentaux : les données et les algorithmes
Pour comprendre comment fonctionne la chimioinformatique, il faut parler de ses deux composantes essentielles : données chimiques, d'une part, et le algorithmes et modèles, d'autre part. Ces derniers servent à traiter les données chimiques et à obtenir ainsi des informations utiles permettant d'optimiser le développement de médicaments. Pour ce faire, il est d'abord nécessaire de numériser toutes les données relatives à chaque composé chimique existant.
Alors tout commence avec le numérisation des moléculesCes données peuvent être représentées numériquement à l'aide de formats spéciaux (tels que les fichiers SMILES, InChI ou SDF) qu'un ordinateur peut comprendre et traiter. Bien sûr, il ne s'agit pas de simples dessins : ces fichiers codent des informations telles que les atomes, leurs liaisons, leur structure tridimensionnelle, leur charge électrique, leurs propriétés physiques, etc. Cela a donné naissance à d'immenses bases de données stockant des millions de molécules, naturelles et synthétiques.
- Une fois que les composés chimiques, avec toutes leurs caractéristiques, sont amenés au plan numérique, il est possible de leur appliquer des outils informatiques.
- C'est ce qu'est la chimioinformatique : appliquer des données chimiques statistiques, les apprentissage automatique, l'intelligence artificielle, l'exploration de données et les méthodes de reconnaissance de formes.
- Tous ces algorithmes et modèles accélèrent considérablement l’analyse d’une telle quantité de données, avec pour objectif ultime de développer des médicaments.
Comment la chimioinformatique aide à découvrir de nouveaux médicaments
Fondamentalement, ce que fait la chimioinformatique, c'est optimiser chaque étape du processus de découverte et de développement de médicamentsIl convient de noter que ce processus est un cycle long et complexe qui peut prendre de 10 à 15 ans et coûter des milliards de dollars. Cependant, une grande partie de ce travail a été grandement simplifiée grâce à la fusion de la chimie et de l'informatique. Voyons comment cela est possible dès les premières étapes du développement d'un médicament :
Étape 1 : Découverte et recherche
Pour créer un médicament, la première chose que font les scientifiques est d'étudier la cause d'une maladie. Ils identifient une cible ou un objectif biologique (comme une protéine ou un gène) qui peut être modifié pour traiter la maladie.. À ce stade, la chimioinformatique permet de savoir si une cible est « droguable », c'est-à-dire si elle possède une boulon (revenant à l'analogie initiale) dans lequel introduire un clé (molécule) pour essayer de la modifier.
En outre, les techniques de traitement des données contribuent également à identifier et créer des molécules candidates (trousseaux de clés) susceptibles d'interagir avec la cible. Au lieu de tester physiquement des millions de composés, un projection virtuelle dans d'énormes bases de données pour identifier les meilleurs candidats. Ainsi, ce qui prenait autrefois deux à quatre ans est désormais accompli en beaucoup moins de temps et avec un investissement financier et des efforts moindres.
Étape 2 : Phase préclinique
En phase préclinique, les composés les plus prometteurs identifiés sont sélectionnés et rigoureusement étudiés afin d'évaluer leur innocuité et leur efficacité. Ces études sont généralement menées en collaboration. in vitro (sur les cellules et les tissus) comme in vivo (chez les animaux). Mais, La chimioinformatique permet de simuler toutes ces études in silico, c'est-à-dire sur un ordinateur, avec des résultats très similaires aux tests de laboratoire. Cela permet bien sûr d'économiser des ressources et du temps, et d'éviter la synthèse de centaines de variantes inutiles.
Étape 3 : Phases des essais cliniques
Si les études précliniques sont concluantes, le composé passe aux tests sur l'homme. Bien sûr, un tel composé peut être très puissant en éprouvette ou en simulation numérique. Mais si le corps humain ne l'absorbe pas, s'il est toxique ou si le foie le métabolise trop rapidement, le médicament sera inefficace. Par conséquent, avant de procéder à des tests sur l'homme, il est nécessaire de procéder à une analyse. Test de prédiction des propriétés ADMET, qui mesure l'adsorption, la distribution, le métabolisme, l'excrétion et la toxicité du composé dans le corps humain.
Heureusement, Les modèles chimico-informatiques peuvent également exécuter des tests de prédiction de propriétés ADMETCela peut être réalisé avant même de tester le composé sur des animaux, afin d'éliminer rapidement les candidats problématiques. Là encore, la réalisation de ces simulations numériques réduit le nombre d'essais cliniques ratés, ainsi que le recours à des sujets d'essai (et l'impact éthique qui en résulte).
En conclusion, nous avons vu dans les grandes lignes ce qu’est la chimioinformatique et comment elle permet de découvrir de nouveaux médicaments. L’évolutivité de cette discipline scientifique est énorme., des résultats plus nombreux et plus performants sont donc attendus à l'avenir. En combinant la puissance de la chimie à l'intelligence computationnelle, un vaste univers de possibilités s'ouvre pour traiter les maladies plus rapidement, plus précisément et plus économiquement.
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