Nouveau procédé de marquage isotopique pour accélérer l'évaluation de candidats médicaments

Actuellement, moins d’un « candidat médicament » sur dix entrant en phase d’essais cliniques est au final commercialisé. Pour les candidats contre certaines pathologies du système nerveux central, ce taux est encore plus faible. Ce phénomène entraîne des délais de mise sur le marché de plus en plus longs et conduit notamment à une augmentation des coûts de développement. Cependant, la tendance pourrait être inversée grâce à l’identification précoce des candidats médicaments présentant la meilleure efficacité et une toxicité minimale en évaluant leur comportement in vivo  (chez l’animal mais aussi chez l’homme) dès les toutes premières phases de conception. Pour cela on doit ‘’coller’’ sur ces molécules, sans les dénaturer, une étiquette qui permettra de les détecter de manière sensible dans l’organisme. Une technique consiste à substituer certains atomes (H, C, F… ) de la molécule par leurs isotopes (stables ou radioactifs). On obtient alors une molécule dite marquée. Ainsi l’hydrogène (H), présent dans toutes les molécules organiques utilisées en santé humaine peut être remplacé par le deutérium (stable) ou le tritium (radioactif).

La synthèse de molécules marquées rapide, peu coûteuse et utilisant des techniques respectueuses de l’environnement, est aujourd’hui un grand défi en chimie isotopique. En effet, l’introduction de deutérium ou de tritium sur une position définie d’une molécule d’intérêt pharmacologique nécessite généralement le recours à des précurseurs chimiques et à une construction en plusieurs étapes.

Une équipe du CEA, en collaboration avec le Laboratoire de physique et chimie de nano-objets (CNRS/INSA Toulouse/Université Toulouse III - Paul Sabatier) et le Laboratoire de chimie et coordination (CNRS) basés à Toulouse, a mis au point une méthode de marquage par « activation C-H ». Cette méthode, réalisable en conditions douces est donc applicable à des molécules complexes et fragiles et utilise des nanoparticules de ruthénium dont la surface est imprégnée de deutérium. Les chercheurs ont travaillé sur l’échange isotopique d’une liaison C-H, dans le cas où l’atome de carbone est chiral, c’est-à-dire qu’il porte quatre groupements différents. Un carbone chiral n'est pas superposable à son image dans un miroir (Il en est de même pour nos deux mains).

La très grande majorité des médicaments et des molécules d’intérêt comporte ce type de carbone. Les chercheurs ont réussi à démontrer l’exceptionnel potentiel des nanoparticules de ruthénium, dont la surface est imprégnée de deutérium, à réaliser un échange isotopique sur un carbone chiral sans modifier la structure tridimensionnelle initiale de la molécule. Associés à ces résultats, les chercheurs des équipes toulousaines ont mené une étude de chimie computationnelle  qui a permis de dévoiler le mécanisme réactionnel tout à fait original de ce procédé. Ce dernier ouvre de nouvelles perspectives tant chimiques que biologiques et permet d’imaginer de nouveaux développements en matière de marquage, applicables aussi bien à la recherche fondamentale qu’à la chimie des médicaments ou des matériaux.
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