Un modèle d’IA de McMaster conçoit un nouveau candidat antibiotique lors de premiers tests

Des chercheurs de l’Université McMaster ont mis au point un nouveau modèle d’intelligence artificielle générative (IA) capable d’accélérer considérablement la découverte de médicaments — et, lors de premiers tests, il a déjà conçu un antibiotique entièrement nouveau. Dans une nouvelle étude, publiée le 23 avril et choisie pour la couverture du numéro de juin de Molecular Systems Biology, l’équipe a mis le modèle à l’épreuve et identifié un composé inédit, hydrosoluble, appelé synthecin.

Le nouveau modèle, appelé SyntheMol-RL, est entraîné à explorer un vaste espace chimique pouvant aller jusqu’à 46 milliards de composés possibles — bien au-delà de ce qui pourrait être testé de manière réaliste en laboratoire, où même les criblages à grande échelle plafonnent à environ un million de molécules. S’appuyant sur environ 150 000 « briques » moléculaires et un ensemble de 50 réactions de synthèse chimique, le modèle d’IA est conçu pour générer des candidats antibiotiques structurellement nouveaux.

Les versions antérieures de SyntheMol concevaient exclusivement des molécules dotées d’une activité antibactérienne, sans prendre en compte d’autres propriétés critiques. Au cours des deux dernières années, l’équipe — avec des collaborateurs de Stanford University — a affiné le modèle afin qu’il ne génère que des composés antibactériens faciles à développer en laboratoire et susceptibles d’être solubles dans l’organisme.

Les chercheurs ont chargé le modèle amélioré de générer des antibiotiques hydrosolubles capables de traiter les infections causées par Staphylococcus aureus et ont rapidement obtenu plusieurs résultats prometteurs. À partir d’un lot de 79 antibactériens proposés par le modèle, le groupe a retenu un composé particulièrement intéressant — un composé inédit, hydrosoluble, qui semblait susceptible d’avoir une activité antibiotique contre S. aureus.

Le nouveau candidat médicament conçu par ordinateur a ensuite été formulé en crème topique au laboratoire et testé sur une infection de plaie autrement résistante aux médicaments dans des modèles murins. Synthecin s’est révélé très efficace pour contrôler l’infection et a extrêmement bien fonctionné comme médicament topique, tout en montrant aussi des signes préliminaires prometteurs en vue d’une application ou d’une optimisation pour un usage systémique à l’avenir.

L’équipe n’a pas encore élucidé comment le médicament inhibe les bactéries, une étape clé pour déterminer son profil de sécurité et, par conséquent, sa probabilité d’atteindre un jour la pratique clinique. Le groupe mène désormais activement ces études critiques sur le mécanisme d’action.

La découverte de synthecin est considérée comme une validation du fait que le modèle d’IA peut générer rapidement des candidats médicaments à fort potentiel, déplaçant la charge de la découverte de médicaments de la recherche de composés viables vers leur conception et leur optimisation. Le modèle a été conçu pour être indépendant de la maladie ciblée, et les chercheurs ont indiqué que ce changement est important non seulement pour la découverte d’antibiotiques, mais aussi pour d’autres domaines de la biochimie.