Tout au long de la majeure partie de l’histoire de la science médicale, de nouveaux médicaments ont été découverts par un processus d’essais et d’erreurs ou simplement par pure chance. Alors que la demande de médicaments nouveaux et plus efficaces a augmenté, une nouvelle méthode de développement de médicaments appelée conception rationnelle de médicaments a commencé à remplacer les anciennes méthodes. Dans la conception rationnelle de médicaments, les composés biologiquement actifs sont spécifiquement conçus ou choisis pour fonctionner avec une cible médicamenteuse particulière. Cette méthode implique souvent l’utilisation d’un logiciel de conception moléculaire, que les chercheurs utilisent pour créer des modèles tridimensionnels de médicaments et de leurs cibles biologiques. Pour cette raison, le processus est également connu sous le nom de conception de médicaments assistée par ordinateur.
Une cible médicamenteuse, ou cible biologique, est généralement de deux types. Le premier type est une molécule dans le corps humain qui provoque une maladie lorsqu’elle est défectueuse d’une manière ou d’une autre. La seconde est une molécule d’un micro-organisme pathogène. Le développement de médicaments implique la découverte ou la conception de nouveaux composés chimiques qui interagissent avec ces cibles de manière bénéfique, par exemple en interagissant avec le cholestérol pour l’éliminer du corps ou en interagissant avec un virus pour provoquer sa mort.
Les anciennes méthodes de développement de nouveaux médicaments présentent plusieurs défauts qui font de la découverte de médicaments une entreprise coûteuse. La méthode la plus simple et la plus rapide pour développer un nouveau médicament consiste simplement à découvrir, par pure chance, qu’un certain composé est biologiquement actif contre une cible médicamenteuse d’intérêt. L’incident le plus célèbre de ce type a peut-être été la découverte de la pénicilline par Alexander Fleming en 1928. Le microbiologiste a découvert le premier antibiotique lorsque certaines cultures bactériennes avec lesquelles il travaillait ont été contaminées par un champignon bactéricide. Bien sûr, ce type de découverte fortuite n’arrive pas très souvent, et la chance n’est pas quelque chose sur laquelle les sociétés pharmaceutiques comptent pour le développement de nouveaux médicaments.
La méthode la plus couramment utilisée pour développer de nouveaux médicaments est un processus long et à grande échelle appelé criblage de bibliothèque combinatoire. Dans ce processus, un grand nombre de composés chimiques sont créés et ensuite criblés pour l’activité biologique. Si un composé donné montre des signes d’interaction avec une cible biologique, il reçoit davantage d’attention et peut être développé en un nouveau médicament. Ce processus peut prendre de nombreuses années et d’énormes sommes d’argent, cependant, et même à la fin de la période de développement, le médicament pourrait ne pas être assez efficace ou assez sûr pour un usage humain.
La conception rationnelle des médicaments est un processus plus rationalisé qui nécessite un examen attentif de la cible du médicament ainsi que du médicament lui-même. Cette méthode de conception de médicaments utilise un équipement spécial pour examiner la structure tridimensionnelle d’une cible médicamenteuse, puis trouver un composé qui peut interagir avec la cible. Ce processus nécessite donc une connaissance importante de la chimie ainsi que de la biologie, car ce sont les interactions chimiques entre les médicaments et leurs cibles qui déterminent si un médicament est biologiquement actif.
Les composés peuvent être localisés pour les tests de deux manières. La première implique l’utilisation d’un criblage de bibliothèque combinatoire. Dans ce cas, cependant, le processus est rationalisé car les chercheurs utilisant des méthodes de conception rationnelle de médicaments examineront la bibliothèque à la recherche de composés d’une forme suffisamment spécifique pour interagir avec la cible médicamenteuse d’intérêt. La deuxième méthode implique la conception réelle d’un composé qui peut interagir avec la cible. Cela nécessite de prendre en compte la composition chimique du composé et de connaître les groupes chimiques dont le composé peut avoir besoin pour être capable d’interagir avec la cible médicamenteuse.
Le premier médicament développé à l’aide d’un processus de conception médicamenteuse rationnelle était un médicament antiviral appelé Relenza®. Ce médicament a été conçu pour interagir avec une protéine de la grippe appelée neuraminidase. Sans cette protéine, le virus de la grippe ne peut pas infecter de nouvelles cellules ; par conséquent, le traitement avec le médicament peut raccourcir la durée de la maladie. D’autres médicaments de conception rationnelle comprennent les médicaments anti-VIH tels que le ritonavir et l’indinavir, qui interagissent tous deux avec des protéines virales appelées protéases.