Si on déroulait l’ADN contenu dans une seule de nos cellules, on obtiendrait un ruban atteignant environ deux mètres. «Pour s’adapter à la taille de nos cellules, l’ADN est compacté et l’une des biomolécules en charge de cette tâche est l’enzyme méthyltransférase 3A», explique le doctorant en chimie Alexis Paquin. Or, cette enzyme fait parfois du zèle, compactant l’ADN à l’excès, ce qui peut entraîner des effets néfastes. «Lorsque la méthyltransférase 3A est suractivée, elle empêche certains gènes de notre ADN de s’exprimer correctement, notamment les gènes suppresseurs de tumeurs, dont le rôle est de nous protéger contre les cancers», précise le doctorant.
Dans le cadre de sa thèse, sous la direction du professeur Alexandre Gagnon, Alexis Paquin tente de trouver des bloqueurs (ou inhibiteurs) de la méthyltransférase 3A de l’ADN afin qu’elle ne puisse pas nuire aux gènes suppresseurs de tumeurs dans le cas de cancers du sang.
Un travail assisté par intelligence artificielle
«Pour développer un médicament, il faut d’abord trouver un hit, c’est-à-dire une molécule active qui possède les propriétés pour contrer les mécanismes en jeu dans la maladie», explique Alexis Paquin, qui a présenté son projet de recherche lors de la finale uqamienne du concours Ma thèse en 180 secondes, le 26 mars dernier.
Le processus n’est pas simple: l’une des méthodes consiste à employer des robots qui testent au hasard des milliers de composés moléculaires sur des cellules ou des enzymes pour vérifier s’ils produisent l’effet escompté.
Grâce à un partenariat avec une entreprise américaine qui utilise une méthode de criblage assisté par intelligence artificielle, Alexis Paquin a pu obtenir un composé moléculaire intéressant pour amorcer ses recherches. «Après des semaines de calculs, l’entreprise a identifié 67 molécules susceptibles d’agir comme bloqueurs potentiels de la méthyltransférase 3A, précise-t-il. Elle a synthétisé ces 67 molécules avant de les soumettre à des essais in vitro afin de vérifier lesquelles parviennent réellement à détendre la structure de l’ADN.»
C’est à cette étape que le doctorant entre en jeu. «L’objectif de mes travaux est de modifier l’un de ces composés moléculaires pour le rendre encore plus performant. Pour cela, on s’appuie sur nos connaissances en chimie médicinale et on travaille en mode essai/erreur: il faut ajouter ou retrancher des fragments moléculaires aux bons endroits et vérifier à chaque étape si cela rend le composé moléculaire plus ou moins actif.»
Depuis le début de son doctorat, Alexis Paquin a réussi à rendre le composé moléculaire nommé AMP226 deux fois plus performant que le hit initial. «On essaie encore de l’améliorer, dit-il. La prochaine étape sera de le tester dans des cellules présentant un cancer du sang pour voir si on parvient à réactiver l’expression des gènes suppresseurs de tumeurs.»
En plus de faire partie du laboratoire d’Alexandre Gagnon, titulaire de la Chaire de recherche UQAM en épigénétique et chimie médicinale, Alexis Paquin travaille en étroite collaboration avec des chercheuses et chercheurs de l’Institut Pasteur de Paris et du Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie de l’INRS, à Laval.
Il faut compter 10 à 15 ans de recherche et beaucoup de moyens financiers pour développer un médicament et le commercialiser, insiste le chercheur. «Je n’ai pas la prétention d’y parvenir avec mon projet de thèse, mais je compte bien améliorer les connaissances sur les inhibiteurs d’enzymes comme la méthyltransférase 3A de l’ADN. Mon objectif de carrière s’inscrit dans la même veine: travailler au développement de médicaments dans le milieu académique ou pharmaceutique, au Québec.»