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RÉSUMÉ
Les principes actifs sources de nouveaux médicaments tirent leur origine du monde minéral, végétal ou animal, ou sont obtenus par voie synthétique, biologique ou biotechnologique. Leur étude, à partir d'exemples concrets en lien avec l'évolution du marché pharmaceutique, amène à aborder les outils de production des médicaments : chimie de synthèse, biotechnologie et nanotechnologie. Les différentes stratégies de recherche mises en place pour la conception de nouvelles molécules à visée thérapeutique conduisent à la découverte des grandes classes pharmacologiques de médicaments.
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Pascal COUDERT : Professeur de chimie thérapeutique Faculté de Pharmacie – UMR 990/INSERM – Clermont-Ferrand – France
INTRODUCTION
La découverte des médicaments, d'abord empirique, a suivi l'évolution de la compréhension médicale des pathologies affectant l'homme. Ainsi, si certaines drogues aux vertus thérapeutiques indéniables nous sont connues depuis l'Antiquité comme l'opium, il faut bien reconnaître que nombre d'entre elles ont été utilisées sans preuve réelle d'efficacité. La médecine dite des signatures attribuait aux remèdes de couleur verte et de saveur acide un effet favorable pour le foie. Les vers luisants entraient dans la composition des collyres, les haricots guérissaient les reins et on utilisait le safran jaune contre l'ictère. La fin du XIXe siècle, voit d'une part, l'isolement des premiers principes actifs d'origine végétale dont la morphine et, d'autre part la synthèse totale de molécules médicamenteuses simples comme l'aspirine. Fort de cet élan, la chimie du début et du milieu du XXe siècle conduisit à la découverte de grandes classes de médicaments qui vont bouleverser la vie des patients et sont toujours utilisés aujourd'hui : sulfamides, antidépresseurs, neuroleptiques...
Puis l'évolution de nos connaissances au cours de la fin du siècle passé sur le rôle et la structure des protéines, ainsi que sur les phénomènes régissant les interactions drogue-récepteur ont permis d'établir les bases essentielles à l'élaboration de nouveaux composés efficaces en thérapeutique. Si l'avènement de la biochimie tissulaire fut à l'origine de la mise au point des anti-inflammatoires non stéroïdiens dans les années 1950, c'est la biochimie cellulaire qui, à la fin des années 1970 amena l'essor des thérapies anticancéreuses. Aujourd'hui, la priorité est donnée à la structure moléculaire, laquelle associée à la création de logiciels performants offre la possibilité de concevoir de nouvelles substances médicamenteuses grâce à l'outil informatique. La diversité des structures rencontrées dans le monde végétal et animal reste néanmoins des sources d'inspiration dans la conception de nouvelles drogues. La synthèse chimique et l'hémisynthèse demeurent des outils indispensables avec un effort de plus en plus net vers une chimie verte. Depuis quelques années, les biotechnologies permettent non seulement la production de médicaments, qui autrefois étaient extraits d'organes animaux (insuline d'origine porcine, par exemple) mais également la fabrication d'anticorps monoclonaux aux indications diverses (cancérologie, rhumatologie, immunologie, allergologie...). Quant aux thérapies ciblées, elles connaissent un développement considérable en vue d'effets indésirables moindres chez les patients avec des espoirs basés dans ce domaine, entre autres, sur la chimie supramoléculaire et les nanotechnologies. Enfin, le séquençage du génome humain laisse entrevoir des possibilités thérapeutiques dans le cadre de maladies héréditaires.
L'objectif de cet article est de montrer à partir d'exemples concrets relatifs aux principales classes de médicaments actuellement sur le marché, quelles sont les grandes voies de découverte de nouveaux principes actifs et les techniques utilisées. L'évolution des recherches dans ce domaine avec les perspectives futures d'innovations thérapeutiques est également présentée en relation avec le contexte économique mondial.
MOTS-CLÉS
Applications Sources de médicaments Stratégies de découverte biotechnologie Chimie de synthèse Nanotehnologie
VERSIONS
- Version courante de août 2020 par Pascal COUDERT
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3. Outils de production des médicaments
Avec l'essor de nouvelles technologies de plus en plus sophistiquées, les substances médicamenteuses mises à disposition des patients sont préparées avec l'objectif d'une spécificité accrue et d'une toxicité moindre. Néanmoins, les outils de production classiques comme la chimie de synthèse restent d'actualité, et d'ailleurs l'ensemble des moyens utilisés pour l'obtention des médicaments sont souvent complémentaires.
3.1 Chimie de synthèse et d'hémisynthèse traditionnelle
La synthèse de petites molécules organiques (200 < PM < 600) à visée thérapeutique fait le plus souvent appel aux réactions traditionnelles de la chimie organique en solution, et ce, d'autant plus que les réactifs utilisés sont plurifonctionnels et risquent donc de conduire à des mélanges de produits finaux.
Dans ces conditions, il devient essentiel d'optimiser au maximum les rendements de chacune des réactions mises en jeu. C'est ainsi que nombre de principes actifs ont été mis sur le marché, et contrairement à ce que l'on pourrait imaginer, certaines structures actives s'avèrent très peu complexes (figure 7). Si la molécule à préparer comporte plusieurs carbones chiraux, il peut être avantageux de l'obtenir par hémisynthèse à partir d'un produit naturel qui sera secondairement modifié chimiquement.
Dans le domaine des antibiotiques, la famille des pénicillines représente un bel exemple de composés produits par fermentation et modifiés par hémisynthèse. Les pénicillines naturelles telles la benzylpénicilline (pénicilline G) et la phénoxyméthylpénicilline (pénicilline V) sont élaborées par divers champignons du genre Pénicillium (figure 8). Elles sont préparées industriellement uniquement par voie microbiologique compte tenu de la complexité de leur structure (présence de trois carbones asymétriques) et surtout de leur facilité d'obtention par ce procédé.
Cependant, ces produits naturels, bien que très peu toxiques, présentent un certain nombre d'inconvénients. Ainsi, de nombreux germes leur sont résistants, et de plus ils ont un spectre d'activité limité. On a donc cherché à modifier chimiquement leur structure de façon à disposer d'antibiotiques à spectres...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ABRAHAM (D.J.), ROTELLA (D.P.) - Burger's medicinal chemistry, drug discovery and development. - 17th edition, Wiley Interscience, 8 vol. (2011).
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AFSSAPS – Recommandations relatives à l'évaluation toxicologique des médicaments sous forme nanoparticulaire http://ansm.sante.fr/var/ansm_site/storage/original/application/
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