Covid-19 : comment Iktos et le SRI accélèrent le développement de nouveaux antiviraux par l’IA

« Iktos et SRI International (ex Stanford Research Institute) annoncent une collaboration associant intelligence artificielle (IA) et synthèse automatisée de nouvelles molécules pour accélérer le développement de nouveaux antiviraux », synthétise Iktos dans le communiqué. Selon l’entreprise française, elle engagera dans ce partenariat une de ses solutions d’intelligence artificielle tandis que SRI International mettra à disposition de cette collaboration sa plateforme de chimie synthétique.

« Les chercheurs utiliseront la technologie de modèles génératifs profonds d’Iktos associée à la plateforme de chimie synthétique SynFini de SRI pour découvrir de nouveaux composés actifs contre plusieurs virus, y compris le coronavirus (COVID-19) de Wuhan », explique Iktos.

De manière générale, Iktos commercialise des solutions d’IA appliquées à la conception de nouveaux médicaments. Plus précisément, ces algorithmes sont des outils de modélisation moléculaire qui peuvent être utilisés en recherche et développement par des chimistes spécialistes du drug design : ils sont destinés aux experts qui cherchent à optimiser la structure de molécules identifiées comme de potentiels candidats médicaments afin d’en augmenter l’activité biologique.

Ces solutions permettraient de visualiser et de modifier facilement la structure des molécules par l’assistance d’une IA capable d’analyser rapidement toutes les dimensions de l’espace dans lequel s’inscrit la molécule et au sein duquel des groupements chimiques à la géométrie particulière peuvent être ajoutés, retirés ou transformés, explique Iktos sur son site internet. Ainsi, en facilitant le drug design, ces solutions pourraient aider les chercheurs à trouver rapidement des structures moléculaire associées à une activité biologique importante.

Cependant, une fois la structure chimique associée à l’activité biologique la plus importante possible déterminée virtuellement à l’aide d’une IA, cette structure moléculaire doit être synthétisée, fabriquée afin que son activité puisse être testée physiquement, dans le monde réel. Selon Iktos, le rôle de SRI International dans le partenariat viserait précisément à permettre la synthèse chimique des molécules précédemment modélisées et optimisées.

Pour ce faire, SRI devrait mettre au service de cette collaboration son système de chimie synthétique automatisé appelé SynFini, est-ilindiqué dans le communiqué. Le centre de recherche américain décrit cette « plateforme de chimie de synthèse exclusive » comme une suite de 3 outils : SynRoute, SynJet et AutoSyn. Cette suite fondée sur des données concernant des procédés chimiques connus ainsi que sur des algorithmes d’intelligence artificielle, vise à élaborer des schémas de synthèse particulièrement rentables, c’est-à-dire les plus rapides et les moins coûteux possible à mettre en œuvre.

 « Les scientifiques du SRI ont récemment utilisé la plateforme SynFini pour synthétiser les antiviraux nucléosidiques ribavirine, taribavirine et tiazofurine consécutivement sur une période de 13 heures, produisant des centaines de milligrammes de chaque produit sans intervention manuelle minimale », s’enthousiasme le SRI sur son site internet. Ainsi, l’articulation entre les 3 outils de la suite SynFini et les performances globales de la plateforme pour la détermination de schémas de synthèse efficients aurait déjà été évaluée dans le cadre de la fabrication automatisée des 3 molécules antivirales mentionnées (ribavirine, taribavirine, tiazofurine). Cette articulation est la suivante :

« Pour synthétiser la ribavirine, la taribavirine et la tiazolfurine, les scientifiques de l’ISR ont d’abord utilisé SynRoute pour proposer des stratégies de synthèse et produire la ribavirine et ses analogues », explique le SRI. L’outil SynRoute de la suite Synfini est ainsi un instrument aidant à la conception de schéma de synthèse des molécules. Afin de fabriquer un composé donné, une suite de réactions chimiques plus ou moins complexe et plus ou moins rentable doit être réalisée. Cette séquence de réactions chimiques est souvent difficile à établir : des intelligences artificielles sont aujourd’hui développées dans l’objectif de trouver parfois entièrement automatiquement la meilleure série de réactions possible ;

les chercheurs de SRI ont ensuite, pour synthétiser les 3 antiviraux, réalisé une étude d'optimisation de la séquence réactionnelle avec l’outil SynJet de la suite Synfini, explique le SRI sur son site internet. En fait, cette intelligence artificielle a permis de déterminer les conditions idéales pour la mise en oeuvre de la séquence réactionnelle ;

Les chimistes ont ensuite transmis les données concernant la séquence réactionnelle au système AutoSyn, qui a réalisé cette séquence automatiquement, à l’instar d’un robot de production, et produit rapidement les 3 molécules dans les quantités commandées.

Si l’IA développée par Iktos pourrait ainsi, dans le cadre du partenariat, contribuer à la découverte de nouvelles molécules actives sur les virus, la suite d’outils proposée par SRI permettrait de fabriquer ces nouvelles molécules de la même façon qu’elle a permis de produire de façon optimisée les 3 antiviraux déjà connus.

Ce genre d’approches innovantes est adoptée pour la recherche de nouveaux médicaments dans l’objectif d'accélérer la découverte de principes actifs.

Actuellement, de nouveaux composés actifs sont souvent découverts lors de criblages ou screenings (mise au contact systématique d’une molécule avec divers cibles différentes) : au cours de ces criblages, lorsqu’une molécule montre une affinité pour une cible thérapeutique donnée (récepteur cellulaire à l’origine d’une maladie, par exemple), elle devient un « hit ». Pour que ce « hit » devienne un « lead », il doit faire l’objet de démonstrations supplémentaires de son activité biologique : la plupart des hits ne deviennent en fait jamais des leads, l’activité observée au départ étant en fait trop faible.

Afin d’augmenter l’activité d’un composé, celui-ci peut cependant faire l’objet de diverses modifications : cette transformation des molécules est appelée « drug design ». Un hit, par un drug design efficace, peut ainsi devenir un candidat médicament intéressant malgré une activité biologique initiale peu importante. Cependant, le drug design est souvent une étape longue qui nécessite de nombreux travaux de recherche et ne se solde pas toujours par des succès.

Des outils d’intelligence artificielle pourrait ainsi rendre le drug design plus efficace.

Les voies de synthèse des médicaments sont parfois difficiles à trouver : beaucoup de médicaments sont des molécules complexes qui nécessitent de réaliser des séquences réactionnelles longues aux étapes très nombreuses. Disposer d’algorithmes capables d’aider les chercheurs à trouver plus facilement les séquences les plus simples et rentables possibles pourrait permettre de diminuer le temps de recherche et de développement des médicaments. 

Chercher à accélérer les recherches de nouveaux médicaments en particulier dans le domaine des maladies infectieuses et de la virologie s’avère nécessaire au regard de l'émergence de nouveaux virus tels que le SARS-CoV-2, agent du Covid-19 : de nouveaux médicaments devront être rapidement et massivement fournis aux populations du monde entier. 

Ainsi, en virologie, le partenariat d’Iktos et de SRI concernera notamment la recherche de molécules antivirales efficaces contre un nouveau virus : le Sars-CoV-2. « SRI a un programme de recherche en cours portant sur la découverte d’inhibiteurs des endonucléases, enzymes communes à de nombreux virus. Ces enzymes sont impliquées dans la réplication virale et l’inhibition de la résistance de l’hôte à l’infection », note le SRI dans le communiqué. Le Sars-CoV-2 disposant de ces endonucléases, SRI et Iktos devraient se concentrer sur la conception puis la fabrication d’un lead capable de cibler cette enzyme dans l’objectif de découvrir une nouvelle molécule active contre le virus.

Iktos