Les animaux de laboratoire sont souvent utilisés lors des essais précliniques pour tester l’efficacité et la sécurité des médicaments. Pour se passer de ces animaux, des chercheurs proposent des solutions, comme une simulation informatique qui peut prédire qu'une molécule est toxique pour le cœur.

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    Lors du développement préclinique d'un médicament, les firmes pharmaceutiques doivent s'assurer que celui-ci ne provoque pas d'effets secondaires. Par exemple, il ne doit pas causer de problèmes cardiaques, comme l'arythmie, un trouble du rythme cardiaque ; le fait qu'un médicament soit toxique pour le cœur est une des principales causes de rejet d'une moléculemolécule en phase préclinique.

    En général, les études précliniques vérifient d'abord l'innocuité du médicament sur des cellules et des modèles animaux : chez des lapins, des rongeursrongeurs ou des primatesprimates. Environ 60.000 animaux seraient ainsi utilisés chaque année dans le monde pour tester des molécules souvent toxiques. Ces expériences faites sur des animaux soulèvent non seulement des questions éthiques, en raison de la souffrance animale, mais aussi scientifiques : les résultats obtenus sur des animaux comme des rongeurs ne sont pas forcément transposables à l'Homme.

    Pour réduire le nombre d'animaux sacrifiés pour ces recherches, une équipe de l'université d'Oxford a développé une simulation informatiquesimulation informatique qui indique si des médicaments sont toxiques pour le cœur ou non. Leur logiciellogiciel, Virtual Assay, propose une modélisationmodélisation des cellules cardiaques humaines et permet d'éliminer d'emblée des médicaments toxiques pour le cœur sans passer par les tests animaux.

    Lorsque le rythme cardiaque se dérègle, il s’agit d’une arythmie cardiaque. © Maxim Grebeshkov, Fotolia

    Lorsque le rythme cardiaque se dérègle, il s’agit d’une arythmie cardiaque. © Maxim Grebeshkov, Fotolia

    Des tests in silico sur des cellules du ventricule humain

    La modélisation informatique s'appuie sur les propriétés des membranes des cellules cardiaques humaines : par des mouvementsmouvements d'ionsions, cette membrane se dépolarise et se repolarise ; une dépolarisation suivie d'une repolarisation de la membrane caractérise un potentiel d'action.

    Dans leur article paru dans Frontiers in Physiology, les auteurs expliquent qu'ils ont utilisé 1.213 modèles de potentiels d'action de cellules ventriculaires humaines. Ils ont créé neuf profils différents de cellules cardiaques en fonction de la façon dont celles-ci transportent les ions à travers leur membrane.

    Les chercheurs ont mesuré les changements concernant les potentiels d'action, comme les anomalies de repolarisation et de dépolarisation, afin de prédire des arythmies. Ils ont ainsi testé in silico 62 molécules (médicaments ou composés de référence) à différentes concentrations sur des cellules cardiaques humaines modèles. Dans 89 % des cas, le modèle informatique a prédit correctement qu'une molécule pouvait provoquer une arythmie, alors que les études sur l'animal ne seraient efficaces qu'à 75 %. La simulation informatique faisait donc mieux qu'un modèle animal.

    Pour cette innovation, les chercheurs ont remporté un prix international, le NC3Rs award, sponsorisé par GSK. Ce prix est décerné par le National Centre for the Replacement Refinement & Reduction of Animals in Research, une institution britannique qui vise à réduire l'utilisation des animaux dans les laboratoires. Les chercheurs de l'université d'Oxford ont travaillé avec Janssen Pharmaceutica.