La pharmacologie des systèmes quantitatifs (PSQ) est une approche qui
utilise des modèles informatiques et mathématiques pour décrire les
interactions dynamiques entre un médicament et la physiopathologie. Le but est de
comprendre le système biologique (corps) au niveau des cellules et des réseaux
biochimiques. La modélisation PSQ vise à améliorer la compréhension du corps et
de la manière dont il est affecté par la maladie. Elle sert également à
faciliter des tests in silico précoces et plus approfondis portant sur des
médicaments candidats, à soutenir la prise de décision chez le clinicien ainsi
qu’ à réduire les coûts et le temps de développement de nouveaux médicaments. PSQ
combine la modélisation de la physiopathologie de la maladie, une approche
systémique (corps entier), la pharmacocinétique (PK, qui est la réaction du
corps par rapport à un médicament) et la pharmacodynamique (PD, qui la réaction
du médicament avec le corps) d’un traitement ainsi que des données
expérimentales quantitatives. Le modèle qui en résulte peut être utilisé pour
effectuer des simulations plus pointues, afin de comprendre comment les
médicaments modifient les réseaux cellulaires, comme par exemple les réseaux
neuronaux du cerveau. Ce modèle peut également être utilisé pour savoir comment
ces réseaux sont influencés par la physiopathologie, les voies de signalisation
principales, la pharmacocinétique, la pharmacodynamique, les variations
biologiques ainsi que par l’efficacité et la sécurité des médicaments.
La PSQ est de plus en plus utilisée dans la découverte et le
développement de médicaments pour guider la recherche et la prise de décision
dans des domaines tels que :
L’optimisation des doses : Les maladies complexes telles que le cancer, les maladies du système
nerveux central (comme par exemple, la douleur chronique) et les maladies
métaboliques, impliquent généralement une thérapie combinée. La compréhension
et l’intégration des mécanismes de la maladie par le biais de modèles PSQ permet
d’obtenir des informations importantes (et souvent contre-intuitives) pour
établir les doses de médicaments optimales et des approches thérapeutiques
combinées.
Médecine de précision : De nombreuses maladies mais aussi de nombreux médicaments présentent
une hétérogénéité, ce qui signifie que les sous-populations de patients sont
affectées différemment. L’utilisation de modèles PSQ peut intégrer l’impact de
différences biologiques sur l’efficacité et la sécurité, mais aussi conduire à
des décisions rationnelles sur la sous-population de patients à traiter et avec
quelle combinaison de traitement.
Faisabilité et sélection des
cibles : La conception d’un agent thérapeutique commence souvent
par un choix dans une liste de candidats potentiels. L’élaboration de modèles PSQ
pour chaque cible potentielle permet d’établir l’affinité et les exigences en
matière de dose et de prédire très tôt les paramètres optimaux du médicament
(en termes de pharmacocinétique et pharmacodynamique). Cette approche permet
d’éliminer les cibles médicamenteuses moins prometteuses, de sorte de se
focaliser sur les médicaments les plus prometteurs.
Efficacité et sécurité des
médicaments : La plupart des médicaments échouent au stade des
essais cliniques en raison de leur faible efficacité. Malgré l’efficacité elevée
dans des experiences sur le modèle animal, cette efficacité ne se retrouve pas
systématiquement dans le modèle humain. Les modèles PSQ pourraient avoir le
potentiel pour prédire cette trajectoire. En plus de prédire quels médicaments
seront plus efficaces, les modèles PSQ pourront également aider à identifier
les médicaments voués à l’échec et pour quelles raisons. Etant donné que les
modèles PSQ pourraient prédire l’exposition des organes et du système en
général aux médicaments, ils pourraient également fournir des indications sur
le mécanisme de la toxicité et les effets secondaires potentiels.