L’Intelligence artificielle au profit de la recherche de molécules thérapeutiques

La découverte de médicaments assistée par ordinateur, dite Computer-Aided Drug Discovery (CADD), a pris un essor grâce aux progrès récents dans le domaine de l'analyse des données et de l'intelligence artificielle (IA). Dans ce contexte, des ensembles de données fiables et disponibles pour la communauté sont de la plus haute importance pour être utilisés dans le développement de nouvelles approches en IA pour la découverte de nouvelles molécules thérapeutiques. Ces approches dites Ligand-based Drug Discovery (LBDD) reposent sur un ensemble de techniques allant de l’encodage des structures chimiques en empreintes moléculaires jusqu’aux algorithmes de Machine Learning (ML) et de Deep Learning (DL). Dans le cadre des travaux de CADD contre le SARS-CoV-2, nous avons effectué une recherche approfondie de la littérature et grâce à de multiples étapes de filtrage, nous avons intégré des informations sur 2,610 molécules ayant un effet validé contre le SARS-CoV et/ou le SARS-CoV-2. Les structures chimiques de ces molécules ont été encodées par de multiples systèmes afin d'être facilement utilisables comme données d'entrée pour des algorithmes d'apprentissage automatique (ML) classiques ou des architectures d'apprentissage profond (DL). Nous avons évalué les performances de sept algorithmes ML et de quatre algorithmes DL pour classer les molécules en deux catégories : actives et inactives. Les modèles présentant les meilleures performances ont été optimisés par réglage des hyperparamètres. Les scores ROC-AUC obtenus par validation croisée ont atteint les 85%, démontrant ainsi la capacité de ces algorithmes à correctement prédire les activités des molécules anti-coronavirus. Une étape de validation externe sur la collection de médicaments approuvés par la FDA a révélé un potentiel supérieur des algorithmes DL pour réaliser la reconversion de ces médicaments contre le SRAS-CoV-2 en se basant sur nos données. Une approche similaire a aussi été utilisée pour la recherche de molécules anti-Leishmania.