Méthodologie

Comment Robertium découvre des candidats au repositionnement de médicaments à partir de la littérature biomédicale

Robertium lit des articles évalués par les pairs, extrait des affirmations structurées sur les médicaments, les gènes et les maladies, construit un graphe de connaissances et applique le modèle ABC de Swanson pour découvrir des candidats au repositionnement inter-domaines non évidents. Le pipeline est open-source et reproductible — chaque composant est documenté ci-dessous.

Traduction assistée par machine, en attente de relecture.

Vue d'ensemble du pipeline

Le pipeline s'exécute de bout en bout sur dix domaines thérapeutiques. Chaque étape est reproductible indépendamment : même entrée, même sortie. Les chiffres ci-dessous reflètent le corpus actuel.

Sources de données ouvertes

Robertium n'utilise que de la littérature biomédicale en libre accès. Aucun article payant, aucun jeu de données commercial. Chaque source est librement disponible pour tous.

  • OpenAlex — source principale du corpus. Récupère les métadonnées, résumés et DOI des articles étiquetés avec des concepts biomédicaux pertinents. Nous utilisons les concept IDs d'OpenAlex (par ex. C2780596555 pour la SLA) pour obtenir des corpus ciblés par domaine de 5 000 à 10 000 articles par maladie.
  • PubTator (NCBI) — annotateur d'entités biomédicales. Élimine les articles sans entités biomédicales reconnues (gènes, composés chimiques, maladies). Taux de passage typique : 50–80 % par domaine.
  • Extracteur d'affirmations maison — bâti sur un LLM moderne instruction-tuned avec un prompt YAML structuré. Extrait des triplets (sujet, prédicat, objet) avec types d'entités, polarité et scores de confiance.

Extraction d'affirmations structurées

Chaque résumé est traité par un LLM avec un vocabulaire contrôlé de 18 prédicats (inhibits, downregulates, associated_with, sensitizes_to, etc.) et 10 types d'entités (drug, gene, protein, pathway, phenotype, disease, biomarker, organism, cell_type, technique). Le modèle renvoie du JSON avec validation stricte du schéma.

Exemple d'affirmation extraite
{
  "subject": "verteporfin",
  "subject_type": "drug",
  "predicate": "downregulates",
  "object": "EGFR",
  "object_type": "gene",
  "context": "EGFR-mutant glioblastoma",
  "polarity": "positive",
  "confidence": 0.85
}

Sur les 167 145 articles du corpus actuel, nous extrayons en moyenne 3,0 affirmations par résumé passant le filtre L1 de pertinence biomédicale. Total : 270 791 affirmations structurées sur dix domaines thérapeutiques. Toutes les affirmations sont liées aux PMID sources pour vérification.

Graphe de connaissances

Les affirmations sont importées dans une base de graphe Kuzu. Chaque entité unique devient un nœud ; chaque affirmation devient une arête dont le prédicat est l'étiquette. Les entités mentionnées dans plusieurs domaines sont fusionnées au niveau lexical (avec un passage prévu à une normalisation basée sur UMLS).

160 955
entités
uniques
270 791
arêtes
d'affirmation

C'est ce graphe partagé qui rend possible la découverte d'hypothèses inter-domaines — une protéine impliquée à la fois dans le glioblastome et l'épilepsie crée un pont entre deux littératures.

Le modèle ABC de Swanson pour le repositionnement

Pour découvrir des candidats au repositionnement, nous appliquons le modèle de découverte fondée sur la littérature (LBD) de Don R. Swanson. Un médicament A peut être repositionné pour une maladie C s'il existe un médiateur B tel que A agit sur B et B est associé à C, mais A et C n'ont aucune co-mention directe dans la littérature.

A (médicament) --[affects]--> B (médiateur) --[associated_with]--> C (maladie)
A → C direct : 0 article (inédit)
Indirect via B : chaînes de preuves issues de plusieurs articles

Robertium fait actuellement émerger des hypothèses où :

  • la preuve directe A→C est nulle ou minimale
  • A→B et B→C ont chacun au moins un article évalué par les pairs à l'appui
  • le médiateur B est une entité biologique pertinente (gène, protéine, voie)

Chaque hypothèse est notée par une combinaison logarithmique des comptes de preuves A→B et B→C, avec des bonus pour les chaînes à preuves multiples.

Le filtre de nouveauté

Robertium impose une contrainte de nouveauté stricte sur les hypothèses qu'il fait émerger. Tout candidat dont la connexion médicament → résultat apparaît déjà comme une affirmation directe dans plus d'un article est filtré (max_direct_evidence = 1, voir src/robertium/graph/repurposing.py:192). Ce n'est pas un paramètre à ajuster — c'est le prérequis de Swanson (1986) pour la découverte cachée fondée sur la littérature.

Le catalogue sur /hypotheses exclut donc explicitement les repositionnements les plus connus : ketamine → dépression résistante au traitement, metformin → maladie d'Alzheimer, valproate → trouble bipolaire, et d'autres dont le lien médicament → résultat a accumulé des chaînes de citations directes au fil de décennies de recherche clinique. Ces cas ont été filtrés au moment de la construction.

Ce que vous voyez à la place, ce sont des connexions que la littérature publiée ne rend pas encore explicites par citation directe — des chaînes médicament → médiateur → résultat où les deux moitiés vivent dans des pools de littérature distincts qui se citent rarement. C'est la proposition de valeur de Robertium : la précision de la nouveauté, pas la reproduction de repositionnements connus. Voir /benchmark pour une validation empirique de ce cadrage sur 50 repositionnements historiques vérifiés.

Découverte inter-domaines

L'application la plus puissante du modèle ABC émerge quand plusieurs domaines de maladies partagent un même graphe. Un médicament étudié dans le glioblastome peut partager une cible moléculaire avec la littérature du cancer du pancréas — pointant vers une opportunité de repositionnement non évidente qu'aucune revue de littérature mono-domaine ne ferait émerger.

osimertinib (litt. glioblastome) --[inhibits]--> EGFR (protéine)
--[associated_with]--> pancreatic ductal adenocarcinoma

Osimertinib est un inhibiteur d'EGFR de troisième génération approuvé par la FDA, utilisé dans le cancer du poumon non à petites cellules et fréquemment étudié comme candidat dans le glioblastome. EGFR est un moteur oncogénique établi dans l'adénocarcinome canalaire du pancréas. Les deux littératures se recoupent rarement ; Robertium fait émerger la connexion automatiquement via le médiateur partagé. Co-mentions directes d'osimertinib et du PDAC : zéro. Chaîne indirecte : 3 + 2 articles à l'appui, score de qualité 0,373.

L'orchestrateur inter-domaines analyse les 90 paires directionnelles sur les dix domaines thérapeutiques (glioblastome, épilepsie, SLA, Alzheimer, cancer du pancréas, trouble dépressif majeur, sclérose en plaques, diabète de type 2, polyarthrite rhumatoïde, maladie inflammatoire de l'intestin). Sortie brute : 24 285 hypothèses candidates. Après filtrage par médiateurs spécifiques — les cytokines inflammatoires génériques (TNF-α, IL-6, NF-κB) et les termes de voie triviaux (inflammation, cell death, autophagy) sont exclus — et un vocabulaire de médicaments propre (extraits botaniques, nano-formulations indéfinies exclus), et après avoir fusionné 279 doublons de formulation dans leurs entrées canoniques, 1 618 hypothèses passent les critères de qualité, dont 197 notées à haute confiance et 1 421 à confiance moyenne. D'autres exemples du niveau haute confiance : metformin → α-synuclein → maladie de Parkinson (un candidat neuroprotecteur émergé via la chaîne-médiateur SLA–Alzheimer) et Riluzole → MMP-9 → épilepsie (un médicament de la SLA jetant un pont vers la littérature des crises via la signalisation des métalloprotéinases matricielles).

Enrichissement de validation

Chaque hypothèse de qualité est enrichie de deux signaux externes afin qu'un chercheur sache immédiatement à quel type de candidat il a affaire.

  • Statut d'essai clinique (via l'API publique ClinicalTrials.gov v2). Pour chaque paire médicament–résultat, nous lançons une requête et classons le résultat en active, completed, preclinical_only, none ou unknown (quand le nom du médicament est une combinaison, un identifiant ou autrement non recherchable). Quand des essais existent, les trois premiers NCT IDs sont liés depuis la vue détaillée de l'hypothèse.
  • Statut littérature (via PubMed E-utilities). Deux requêtes sont lancées par hypothèse : une co-mention directe "{drug}"[tiab] AND "{outcome}"[tiab] et la même requête restreinte à repurposing/treatment/therapy. Le résultat est classé en reproduces_known (≥5 mentions de type repositionnement), partial_evidence, novel_signal (aucune mention de repositionnement et pas plus de deux co-mentions) ou unknown.

Cela permet au catalogue de distinguer les hypothèses qui reproduisent des associations connues (un test de cohérence de la méthodologie) des signaux véritablement inédits qui méritent investigation. La combinaison signal inédit + aucun essai clinique est le meilleur point de départ : ce sont des candidats que Robertium a fait émerger et que personne ne semble avoir suivis.

L'enrichissement est limité en débit (5 req/s pour ClinicalTrials.gov, ~2,5 req/s pour PubMed sans clé API), idempotent, et ne s'exécute que sur les hypothèses de qualité.

Ce que Robertium n'est pas

Calibrer les attentes compte autant que décrire les capacités. Pour être explicite sur ce que cet outil fournit et ne fournit pas :

  • Pas un substitut à la revue systématique. Robertium fait émerger des candidats à investiguer ; l'évaluation rigoureuse d'une hypothèse précise requiert toujours une revue de littérature manuelle, une appréciation d'expert et une vérification des sources primaires.
  • Pas un outil de décision clinique. Les hypothèses générées décrivent des connexions biologiques potentielles, pas des recommandations de traitement. Elles n'ont pas été validées expérimentalement et ne doivent pas influencer la prise en charge des patients.
  • Les hypothèses sont des points de départ, pas des résultats. Un score élevé signifie que la chaîne de preuves est bien étayée dans la littérature publiée, pas que le médicament fonctionne pour l'indication proposée. Beaucoup de chaînes bien notées s'avéreront des artefacts de co-mention, de preuves redondantes ou d'associations déjà connues.
  • Pas inédit par défaut. Certaines hypothèses émergées (par ex. les effets neuroprotecteurs de la metformin, ou l'acide valproïque comme inhibiteur de HDAC) sont bien établies dans la littérature. Robertium reproduit des ponts inter-domaines connus comme test de cohérence ; l'évaluation de la nouveauté requiert une expertise du domaine.
  • Pas un substitut à la littérature primaire. Chaque hypothèse renvoie aux PMID sources ; la charge de lire les articles, d'évaluer le design de l'étude et de juger la plausibilité biologique incombe au chercheur.

Nous le disons explicitement parce que la valeur de l'outil dépend d'attentes calibrées — Robertium vous aide à trouver des candidats plus vite, pas à remplacer le travail de leur évaluation.

Qualité et limites

Robertium est une infrastructure de recherche, pas un outil de décision clinique. Les hypothèses générées requièrent une revue d'experts et une validation expérimentale. Limites connues :

  • Résolution d'entités. La fusion lexicale fait que « EGFR » et « Epidermal Growth Factor Receptor » restent des nœuds distincts dans le graphe actuel. Une normalisation basée sur UMLS est prévue.
  • Bruit d'extraction. Le LLM extrait parfois des mentions secondaires comme affirmations primaires (par ex. un médicament du bras témoin plutôt que le médicament étudié). La précision n'a pas été évaluée systématiquement ; des vérifications manuelles des hypothèses les mieux notées suggèrent que la majorité capturent des relations médicament–cible significatives, mais une mesure rigoureuse de précision/rappel est prévue avec le premier préprint.
  • Filtres de médiateurs et de vocabulaire de médicaments. Le classement des hypothèses intègre désormais un filtre de spécificité du médiateur qui exclut les cytokines inflammatoires génériques (TNF-α, IL-6, NF-κB) et les médiateurs de voie triviaux (inflammation, cell death, autophagy), plus un filtre de vocabulaire qui retire les extraits botaniques et les nano-formulations indéfinies. Voir classify_outreach_quality.py dans le dépôt public pour la logique complète.
  • Extensions d'auto-validation (mai 2026). La revue manuelle des 20 meilleures hypothèses à haute confiance a fait apparaître plusieurs catégories de noms de médicaments non exploitables comme candidats au repositionnement, depuis ajoutées à l'ensemble exclu : traceurs d'imagerie TEP (par ex. PBB3, 18F-PI-2620), échantillons biologiques (par ex. ALS-CSF), interventions chirurgicales ou par dispositif (par ex. stimulation cérébrale profonde, ultrasons focalisés), codes de recherche pharmaceutique internes sans nom commun approuvé (par ex. WSD-0922, ABBV-221), mélanges vagues de produits naturels (par ex. « active components », combinaisons jointes par des barres obliques), et constructions peptidiques identifiées par des lettres grecques ou des identifiants de type LIR/TP53INP. Les médicaments de ces catégories sont des mentions valides dans la littérature mais ne sont pas des choses qu'un chercheur peut repositionner, donc les exclure améliore la qualité du reste du catalogue.
  • Le filtre A→C direct est heuristique. Une hypothèse avec une co-mention directe peut rester inédite si la co-mention est incidente. Nous les faisons émerger sans les exclure automatiquement.

Nous documentons ces limites ouvertement. Les améliorations de la méthodologie se font en public — voir les issues actuelles sur GitHub.

Reproductibilité

Robertium est open-source sous licence MIT. Le pipeline complet est sur GitHub :

  • Code source — github.com/routewise96/robertium
  • Fichiers de configuration — configs YAML pour chaque domaine (concept IDs, filtres, réglages du modèle)
  • Affirmations extraites — disponibles au téléchargement (publication prévue pour le premier préprint)
  • Graphe de connaissances — disponible en dump de base Kuzu

N'importe qui peut cloner le dépôt, exécuter le pipeline sur un nouveau domaine et vérifier nos résultats. Contributions et réplications bienvenues.

Voir sur GitHub

Provenance et reproductibilité

Chaque hypothèse du catalogue est livrée avec une trace de provenance complète : les articles sources d'où elle est inférée, les affirmations structurées que le LLM a extraites de chaque résumé, la logique de liaison qui a joint la chaîne, le modèle d'embedding et la version du prompt utilisés, et la formule de scoring qui a produit le niveau final.

Nous ne pensons pas que les outils de repositionnement devraient être des boîtes noires. Nous divulguons :

  • LLM & prompt — nom du modèle et version du prompt (incrémentée à chaque changement du prompt système), pour que toute réexécution soit identique à l'octet près
  • Modèle d'embedding — bge-m3, 1024 dimensions, longueur max 8192 — utilisé uniquement pour le filtrage de pertinence L1, jamais pour le scoring des hypothèses
  • Code de scoring — la formule exacte score = min((log(ab+1)+log(bc+1)) · novelty / 10, 1) avec novelty = 1.0 s'il n'existe aucune preuve directe A→C, sinon 0.7/(direct+1)
  • Articles sources — PMID complet, DOI, titre, revue, date de publication, plus une étiquette de rôle (médicament→médiateur vs médiateur→résultat)
  • Exécution du pipeline — le commit git, la commande, l'hôte, le statut et les horodatages de l'invocation de l'orchestrateur qui a produit la ligne
  • Auto-déclaration de complétude — un badge sur chaque trace déclare si elle a été capturée en direct lors de la génération, remplie rétroactivement depuis l'état de la BD, ou comporte des lacunes irrésolubles

Exemple : voir la trace complète pour auranofin → TDP-43 → ALS. Le JSON sous-jacent est téléchargeable via un bouton en bas du panneau ; vous pouvez reproduire notre analyse sur vos propres données.

Voir le schéma de provenance sur GitHub →

Citer ce travail

Si vous référencez Robertium dans un manuscrit, une présentation ou une demande de subvention, veuillez utiliser la citation ci-dessous. Le catalogue d'hypothèses est archivé sur Zenodo avec un DOI permanent. Un préprint formel avec méthodologie et validation complètes est en préparation.

Trofimov, D. (2026). Robertium hypothesis catalog: cross-domain drug repurposing candidates from biomedical literature (Version 1.0.0) [Data set]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.20110977

Code source : github.com/routewise96/robertium · Interface web : robertium.com

Pour collaborations, accès aux données ou questions de méthodologie : daniel@robertium.com