Les polyènes font partie des antifongiques à large spectre les plus couramment utilisés, mais ils sont associés à une toxicité rénale importante. Les tentatives visant à développer de nouveaux médicaments de la même classe sans ces effets indésirables n’ont abouti à rien, principalement en raison de la perception selon laquelle leur activité antifongique reposait sur la perméabilisation des membranes.
L’amphotéricine B est un antifongique naturel à petites molécules essentiel en pratique clinique mais présentant une toxicité rénale sévère. Aujourd’hui, on sait que l’amphotéricine B tue les cellules fongiques principalement en formant des éponges extramembranaires qui extraient les molécules vitales d’ergostérol des membranes bicouches lipidiques, cellulaires ou subcellulaires.
Ce fut le point de départ d’une enquête qui a conduit à la production de puissants antifongiques de la classe des polyènes sans néphrotoxicité. Ceci a été réalisé en utilisant des composés qui éliminent rapidement l’ergostérol mais n’extrait pas le cholestérol, cette dernière action étant responsable des dommages aux cellules rénales.
Qu’a montré l’étude ?
Dans une étude publiée dans XXX, des scientifiques ont examiné la structure de l’amphotéricine B dans son état spongieux. Ils ont observé qu’il forme un réseau de type clathrate, piégeant l’ergostérol ou le cholestérol dans une région hautement conservée de la molécule de macrolide polyène. Cependant, son affinité pour l’ergostérol est plus élevée que pour le cholestérol.
En utilisant une déstabilisation contrôlée, les complexes formés par la molécule antifongique avec l’une ou l’autre de ces molécules « invitées » pourraient être manipulés de manière à éviter la liaison du cholestérol tout en conservant la capacité de liaison de l’ergostérol. Le défi consistait à identifier les changements conformationnels spécifiques dans la structure protéique qui déterminent cette fonction biologique afin que la petite molécule amphotéricine puisse interagir de manière sélective avec des protéines antifongiques à des fins thérapeutiques.
Cela a conduit à la synthèse d’un composé apparenté au stérol via l’épimérisation C2′. Cette modification inhibe la liaison du cholestérol et est donc non toxique pour les cellules rénales, même aux concentrations les plus élevées testées dans les cellules humaines ainsi que chez la souris, contrairement aux lésions marquées provoquées par l’amphotéricine B, même à 2 mg/kg.
Ce nouveau composé est cependant moins puissant que le parent en raison du taux d’extraction de l’ergostérol plus faible. L’ampleur de la diminution de l’activité variait selon la souche fongique, étant la plus faible pour Candida Krusei mais le plus grand pour Aspergillus fumigatus. Cela indique que d’autres facteurs contribuent à sa puissance plutôt que la seule force de liaison de l’ergostérol.
En fait, lorsqu’il est utilisé avec le kétoconazole, un antifongique qui inhibe la biosynthèse de l’ergostérol, ce composé est devenu aussi puissant que l’amphotéricine B, même contre ceux qui étaient très résistants, comme A. aspergillus. Cela indique la nécessité d’augmenter les taux d’extraction de l’ergostérol au-dessus du taux de biosynthèse, favorisant ainsi l’activité fongicide, mais sans augmenter l’affinité de liaison de l’ergostérol qui entraîne la néphrotoxicité.
Pour y parvenir, une autre modification structurelle a été introduite, par laquelle la position C16 a été convertie en un groupe fonctionnel non ionisable. Cela a abouti à un nouveau composé polyène qui extrait l’ergostérol à des taux rapides mais n’endommage pas les cellules rénales dans un modèle animal murin, ainsi que dans les lignées cellulaires humaines. Ce composé, appelé AM-2-19, a une activité contre des centaines de champignons pathogènes.
« Il est à noter que ces deux modifications chimiques sont positionnées sur la partie de [amphotericin B] qui est conservé dans tous les produits naturels de macrolides de polyène glycosylés qui fonctionnent selon le même mécanisme d’éponge de stérol.»
Le passage en série de champignons favorise le développement de mutations spontanées induisant une résistance. Cependant, le composé reste actif dans cette situation.
Dans des modèles animaux, les infections fongiques invasives ont été traitées efficacement à l’aide de ce composé. Aucun effet indésirable n’a été observé sur le génome, aucune interaction médicamenteuse et aucune toxicité rénale jusqu’à 45 mg/kg. L’infection à Candida a été contrôlée proportionnellement à la dose de ce composé et complètement éradiquée à des doses de 10 mg/kg ou plus chez des souris déficientes en neutrophiles contre une dose de 0,3 mg/kg chez des souris ayant une fonction immunologique normale.
À des doses plus élevées, infection disséminée ou pulmonaire à A. fumigatus, et la mucormycose de la souris a également été réduite de manière dose-dépendante, bien que l’éradication n’ait eu lieu que dans quelques cas. Les taux de survie ont augmenté dans cette dernière infection.
Quelles sont les implications ?
Une compréhension avancée du mécanisme par lequel les produits naturels du polyène macrolide tuent les cellules fongiques et humaines a permis le réglage sélectif de la cinétique d’extraction des stérols pour produire un nouvel antifongique polyène qui est à la fois épargnant les reins et très puissant dans des modèles animaux cliniquement pertinents d’infections fongiques invasives..»
Cela jette les bases d’un réglage raisonné du pourquoi et de la manière dont les petites molécules interagissent avec d’autres cibles thérapeutiques potentielles, ce qui aboutit à un meilleur traitement antifongique. Cela pourrait également favoriser le développement d’autres médicaments antimicrobiens capables de vaincre la résistance, notamment ceux agissant via des cibles lipidiques.
