Medica 2021 : Développement de médicaments – le logiciel prend en compte le mouvement des atomes

L'équipe travaille sur le nouveau logiciel (de gauche à droite) : Kurt Schardt, Robin Maack et Christina Gillmann. (Photo : View/Reiner Voss)

Les médicaments aident souvent dans le traitement de diverses maladies. Pour qu'ils puissent exercer leur effet, les chercheurs ont besoin, par exemple, d'informations précises sur les molécules de surface des virus ou des bactéries. Souvent, lors du développement de médicaments, le mouvement des atomes de ces molécules est négligé. Cela peut cependant avoir des conséquences sur l'efficacité. Une équipe de chercheurs travaille sur un logiciel qui prend en compte ces mouvements. Il est utile, par exemple, pour le développement de médicaments. Lors du salon de la technologie médicale Medica, l'équipe présentera son travail du 15 au 18 novembre à Düsseldorf, au stand de recherche Rheinland-Pfalz (Hall 3, Stand E80).

Avant qu'un médicament n'arrive sur le marché, de nombreuses années de développement sont nécessaires. La substance active doit atteindre la bonnne concentration au bon endroit pour exercer son effet. Il faut également que les effets secondaires soient minimes. La structure chimique joue un rôle important dans ces substances. Il s'agit souvent de longues chaînes de protéines. « Il existe une structure de base qui se répète, appelée backbone ou colonne vertébrale, composée d'atomes de carbone et d'azote », explique le informaticien Robin Maack, doctorant dans le groupe de recherche « Computer Graphics and Human Computer Interaction » du professeur Dr. Hans Hagen à l'Université technique de Kaiserslautern (TUK). « Il faut imaginer que ces atomes ne sont pas rigides, mais qu'ils bougent. Cela peut entraîner de fortes déformations de la molécule, notamment au niveau de la colonne vertébrale. »

Pour le développement de molécules, certaines configurations peuvent avoir des conséquences. De nombreux programmes classiques qui représentent et visualisent des protéines ignorent les processus de mouvement des atomes sous-jacents. « Ils sont souvent considérés comme des sphères fixes dans l'espace, alors qu'ils possèdent un certain espace de mouvement », explique Maack. « Ces mouvements peuvent entraîner des interactions entre les atomes. »

Maack travaille actuellement avec sa collègue Dr. Christina Gillmann de l'Université de Leipzig sur un logiciel qui calcule cet espace de mouvement et le représente conjointement avec la visualisation d'origine, sans masquer les informations existantes. « Les utilisateurs peuvent combiner différentes méthodes de visualisation et schémas de couleurs avec le logiciel », poursuit Maack. « Il est conçu de manière claire, tout en permettant de représenter les incertitudes de position des atomes. »

Les informaticiens alimentent leur algorithme avec des données provenant de molécules simulées et réelles. L'accent est mis sur l'observation des mouvements des atomes. « Le programme indique plus précisément quelles parties d'une molécule sont stables et lesquelles ne le sont pas », explique Maack.

La méthode est particulièrement intéressante pour le développement de médicaments et d'autres substances actives. La technique permet de voir rapidement s'il est judicieux, voire même possible, de développer et produire la molécule.

Lors du salon Medica, l'équipe présentera son travail.