Introduction : Elaboration Expérimentation Réalisation
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Introduction : La pharmacie galénique est « la science et l’art de préparer, conserver et présenter les médicaments ». Les termes médicament et principe actif sont encore trop souvent confondus ; un principe actif ne devient médicament qu’à partir du moment où il est répondu à certain nombre d’impératifs (analytique, cinétique, économique, industriel, toxicologique, pharmaceutique,….etc.) Le chemin du principe actif au médicament est un chemin difficile (plusieurs contraintes : économique, technologique, commercial, scientifique, réglementaire, ….), long (10 à 15 ans), coûteux (plus de 800 millions d’euros) et malheureusement également aléatoire car de nombreux principes actifs ne deviendront jamais des médicaments. Le développement galénique a pour but la transformation d’une molécule active en médicament c’est-àdire l’élaboration d’une forme pharmaceutique adaptée à l’administration du produit à la posologie prévue et présentant les meilleurs garanties d’activité, de stabilité, d'acceptabilité et d'innocuité. Les étapes du développement galénique sont mentionnées dans le schéma suivant : Pré-formulation Elaboration Expérimentation Réalisation Formulation Etude du procédé à l’échelle du laboratoire lots d’essais Optimisation du procédé à l’échelle pilote lots pilotes cliniques Transposition à l’échelle industrielle lots industriels Production industrielle de routine La pré-formulation et la formulation sont deux étapes clé dans la conception du médicament que nous allons détailler dans ce cours. 1 2 Fig ure 1: Les éta pes de la vie du méd ica men t ETAPES DE DEVELOPPEMENT D’UN MEDICAMENT : On peut résumer les phases de développement d’un médicament dans les phases suivantes : Phase de recherche de nouvelles molécules Phases des essais précliniques Phase de conception : pré-formulation et formulation Phase des essais cliniques Phase d’enregistrement Phase de production et commercialisation I. Recherche de nouvelles molécules : Environ 40% de tous les médicaments utilisés sont dérivés de la nature, la recherche d’une nouvelle molécule est basée sur : La synthèse chimique. L’extraction des substances à partir des produits naturels d’origine végétale, animale ou minérale. Production par une nouvelle technologie ex : la somatropine par biotechnologie. II. Essais précliniques Le but de ces essais est de s’assurer de l’effet pharmacologique, la non toxicité du produit ainsi l’étude du devenir du médicament chez l’animal. 1) Screening pharmacologique : Il vise à sélectionner par des études de pharmacologie biochimique in vitro (liaisons aux récepteurs, expériences à réaliser sur des cellules, des tissus ou des organes isolés) les molécules ayant une activité pharmacologique intéressante qui seront ensuite testées chez l’animal. 2) Toxicologie : Les études de toxicologie permettent d’éliminer les substances trop toxiques ainsi de prévoir les effets secondaires du futur médicament. Ils permettent également d’acquérir des informations sur la cancérogénicité et sur la toxicité d’organes cibles (rein, foie, cœur, ….). 3) Pharmacocinétique : Le devenir du médicament : son absorption, sa distribution, son métabolisme et son élimination est étudié chez l’animal. Pendant cette étude préclinique seule une faible proportion de molécules pourra être testée chez l’animal. Dans certain nombre de pays (états unis , royaume unie,… ) les études cliniques ne peuvent débuter qu’après soumission d’un dossier (clinical trials exemption CTX) rassemblant l’état des connaissances sur le principe actif et la ou les forme (s) pharmaceutique (s) destinée (s) à être utilisée (s) au cours du programme clinique. III. Conception : 3 On peut considérer que dans la vie d’un médicament il y a 2 temps : celui de la conception et celui de la fabrication ; la période de conception aboutit à la réalisation d’un lot prototype dont les unités sont soumises à divers essais cliniques ensuite une demande d’AMM est adressée à l’autorité ministérielle compétente. (Schéma 2). Réalisation d’une formule du médicament la meilleur possible dans le l’état des connaissances scientifiques du moment. Conception = Pré-formulation et formulation Prototype AMM Fabrication Reproduire en quantité industrielle des médicaments conformes à la qualité du lot prototype (BPF ). Schéma 2: vie du médicament et objectif des principales étapes 1) La pré-formulation : La pré-formulation est la phase initiale du processus de mise au point et de développement, c’est une étape extrêmement importante de ce processus. Elle consiste à l’étude des caractéristiques physico-chimiques, technologiques et biologiques du principe actif nécessaire pour formuler et développer une forme pharmaceutique stable ayant la biodisponibilité maximale, tout en étant compatible avec une production industrielle. (Tableau 1) 4 Propriétés physico-chimiques Sort dans l’organisme Caractères organoleptiques Propriétés physique : solubilité -répartition Propriétés chimiques -biotransformation Pharmacocinétique : -élimination - température Stabilité - humidité Et - oxygène -lieu Incompatibilité - lumière -mécanisme - divers… -effet Activité thérapeutique : Biodisponibilité : -profil optimal Tableau 1 : propriétés du PA qui faut connaître a) Caractère organoleptiques : sont : Aspect Forme couleur odeur goût danger à la manipulation électricité statique b) Propriétés physico-chimique : La solubilité : La solubilité est le volume de liquide nécessaire pour dissoudre une quantité donnée d’un constituant dans des conditions données. Le développement de la biopharmacie a clairement démontré l’influence déterminante de la solubilité des molécules sur leur mise à disposition de l’organisme, et donc leur activité. Pour le galéniste, les théories sur la solubilité sont d’une grande utilité, il se doit de les connaître pour aborder aussi bien les problèmes technologiques que biopharmaceutiques. 5 Méthodes d’étude de la solubilité : Lorsque les molécules à dissoudre sont difficilement solubles, les principales voies d’étude de la solubilité sont soit une approche par la polarité, soit une approche par la thermodynamique. Méthodes utilisant la polarité : Pour qu’une substance puisse se dissoudre, il est nécessaire que les forces qui gèrent les interactions solvant/corps à dissoudre soit supérieurs à celles nécessaires pour lier chaque molécule de solvant entre elles et chaque molécules de corps à dissoudre entre elles. Certains principes actifs présentent une solubilité maximale lorsque les solvants utilisés ont une polarité identique à ces molécules. De cette observation ; il en a été déduit que la connaissance de la polarité était une donnée essentielle dans ce domaine. Cependant la polarité est une notion assez délicate à cerner, plusieurs auteurs ont relié la notion de polarité à une valeur appelée constante diélectrique selon la relation suivante : P: polarité de la substance .V Ɛ: constante diélectrique V: volume de la molécule Cette constante diélectrique est une caractéristique des matériaux isolants placés au sein d’un condensateur. La capacité d’un condensateur s’exprime par la relation suivante : C : capacité du condensateur : représente les caractéristiques mécaniques du condensateur. La détermination de la constante diélectrique d’un solvant consiste donc à mesurer la capacité d’un condensateur d’abord séparé par le vide puis de mesurer la nouvelle capacité de ce même condensateur contenant le solvant à étudier. La constante diélectrique du vide étant égale à 1 par convention, le rapport des capacités donne directement la valeur expérimentale du liquide : La constante diélectrique est une valeur additive, donc la constante diélectrique d’un mélange de solvants = miscible peut donc être établie en fonction de la relation suivante : 6 Ɛm = Ɛ1Q1 + Ɛ2Q2 Ɛm : constante diélectrique du mélange Ɛ1, Ɛ2 : constante diélectrique des constituants Q1, Q2: fractions volumiques des constituants Cette notion d’additivité est très intéressante car elle permet de faciliter considérablement les études expérimentales. Actuellement cette méthode d’étude de la solubilité par la polarité trouve une application principale dans la mise au point des solutés à usage parentéral. L’approche thermodynamique : Pour se dissoudre, un corps, à l’état solide doit se séparer de son environnement cristallin. L’énergie nécessaire pour rompre le réseau est identique à celle nécessaire pour provoquer la fusion de ce corps. La solubilité, dans ce cas, peut s’exprimer par la relation suivante : -log X 2 idéal = ΔHfusion /R (I/T-I/Tm) Ceci représente le cas où les molécules de corps dissous se comportent au sein de la solution comme les molécules de solvant, mais ce type de solubilité est rare. Méthodes favorisants la solubilisation : La solubilité augmente par : -Formation de sel : les substances ionisées sont plus solubles dans l’eau que celle non ionisées PA= base ou acide peu soluble sel du PA ionisé plus soluble -Formation d’ester :(dissolution retardée de PA) Permet d’éviter la dégradation du PA au niveau gastrique, de retarder ou prolonger l’action de certains PA, et de masquer une saveur désagréable. -Utilisation de solvant ou cosolvant : éthanol, glycérol, PEG de bas PM …… -Utilisation de tensio-actif : Tensio-actif =composé présentant une partie hydrophile et une partie lipophile Au dessus d’une certaine concentration dans la solution, ils s’associent pour donner des micelles : phénomène de solubilisation micellaire. Le pouvoir mouillant du tensioactif diminue la tension interfaciale S/L qui favorisera l’interaction solvant/soluté. -Formation de complexe : Association PA +matrice solide hydrosoluble, inactif pharmacologiquement (excipient) par fusion refroidissement solidification et pulvérisation du produit solide obtenu : PA a l’état pur. 7 Pka et coefficient de partage : La plupart des molécules médicamenteuses sont des acides ou des bases faibles, pour diffuser dans la membrane lipidique elles doivent être sous forme non ionisée ; le degré d’ionisation dépendant du pH, il sera différent dans le suc gastrique, dans le suc intestinal ou dans le plasma. Donc la connaissance de la constante d’ionisation et le coefficient de partage est très importante car elle permettra d’établir des prévisions sur l’absorption d’un nouveau médicament. Ces deux caractéristiques constituent une partie importante de la carte d’identité d’une substance médicamenteuse. La constante d’ionisation, pka : Il existe plusieurs façons d’exprimer la relation existante entre le pH et le pka, le pka et définie comme le pH pour lequel un acide se présente à 50% sou forme non ionisée et à 50% sous forme ionisée. Le rapport forme ionisée/non ionisée est définie par les équations d’Henserson-hasselbach : Base faible : pH = pKa + log [B]/ [BH+] Acide faible : pH = pKa + log [A-]/ [AH] Donc le pH alcalin favorise l’absorption des bases faibles, et le pH acide favorise l’absorption des acides faibles. Schéma3 Schéma 3 : influence de l’état d’ionisation du médicament et du pH du tube digestif Méthodes de détermination de pka : Il en existe beaucoup : - Spectrométrie (UV, visible). - Titration potentiométrique. - Conductumétrie - Méthodes à partir des solubilités. - Méthodes à partir des coefficients de partage. - Titration thermométrique. 8 Coefficient de partage : Le coefficient de partage lipide/eau d’une substance correspond au rapport de ces concentrations à l’équilibre dans deux phases non miscibles : K= Clip/Caq La vitesse de dissolution : La dissolution consiste à dispersée une substance à l’état moléculaire au sein d’un liquide, elle conduit à une phase unique homogène appelée solution. En pré formulation, on détermine la vitesse de dissolution intrinsèque en utilisant un disque comprimé de la substance active pure placé au bout d’un axe qu’on fait tourner, le but en est d’avoir une surface constante durant la dissolution. C’est une méthode de routine qui utilise l’équation d’Hixon-crowell qui peut s’écrire : m°-m=kt m° : masse initiale de la poudre m : masse non dissoute au temps t C’est la vitesse de dissolution du principe actif seul, qui dépend de la granulométrie et de l’état de la poudre. Granulométrie : Il existe une taille optimale favorisant la dissolution, qui est assez petite pour que la surface spécifique soit assez importante, et non pas en dessous d’une limite, pour éviter certains phénomènes ex : difficulté de mouillage. Etat de la poudre : Lorsque les poudres sont finement micronisées, la surface spécifique augmente et par conséquence la dissolution est facilitée et la biodisponibilité est meilleure. Cependant la réduction de la taille a ces limites en pratique ; en dessous d’une taille optimale les particules micronisées tendent à s’agréger en raison de l’énergie extérieure élevée, ce qui réduit la surface spécifique disponible pour la dissolution et abaissent le taux de dissolution de drogue. L’ajout d’un tensio-actif (effet mouillant) solubilise la substance et augmente la surface spécifique et la biodisponibilité. Exemple : effet de la micronisation sur la vitesse de dissolution et ces limites en pratique : Exemple de comprimé de glibenclamide : « old » formulation initiale (5mg de glibenclamide non micronisé) « new» reformulation (3.5 de glibenclamide micronisé) Les biodisponibilité des deux comprimés sont équivalentes : D[%] [ng/ml] New New Old Old 9 [min] [h] -Dissolution- -Biodisponibilité- Un essai réalisé avec la poudre micronisée et une autre non micronisée a montré que la poudre non micronisée se dissout plus rapidement m.1/3- m1/3(mg1/3) Non micronisée (18.6µ) Non micronisée Micronisée (2.2µ) Micronisée [min] - Effet de la poudre- -Mouillabilité- La pureté : En pré formulation, le PA est contrôlé du point de vue impuretés par le service chimie. En cas de présence d’impuretés, le galéniste doit juger si elles peuvent affecter la stabilité et l’aspect des produits finis. Forme cristalline et cristallinité : Le principe actif à l’état solide se trouve soit à l’état cristallin c'est-à-dire sous une forme organisée, soit à l’état amorphe c'est-à-dire sous une forme non organisée. Selon l’état physique du principe actif, il présente des propriétés pharmacologiques, une stabilité chimique et des comportements technologiques différents. La forme amorphe est la plus soluble que les cristaux mais elle est toujours moins stable. Le polymorphisme : Le polymorphisme est le potentiel d’une substance à cristalliser en des systèmes cristallins différents. Un polymorphe est une phase solide d’une substance résultant de la possibilité d’au moins deux arrangements 10 différents des molécules de cette substance à l’état solide. Les polymorphes sont identiques à l’état liquide et gazeux. Sept différents systèmes cristallins sont possibles : tricliniques, monoclinique, orthorhombique, tétragonal, trigonal, hexagonal et cubique. (figure4) Figure4 : Les sept formes géométriques de cristallisation Les formes polymorphes d’un même composé ont des caractéristiques physiques et chimiques différentes. Leur biodisponibilité l’est aussi. Une seule forme cristalline est stable, elle présente : - Le plus haut point de fusion La plus faible solubilité Le maximum de stabilité chimique. Les autres formes sont métastables et peuvent évoluer vers des formes stables dans le temps: - elles sont plus solubles dans l’eau - elles ont des vitesses de dissolution et des réactions chimiques plus grandes que le polymorphe stable. Ce phénomène de polymorphisme apparait pour plus de 60% des stéroïdes et des barbituriques et 40% des sulfamides. Méthodes d’études du polymorphisme : il existe de nombreuses techniques dont parmi : 11 - La diffraction des rayons X L’analyse calorimétrique différentielle Thermomicroscopie Microcalorimétrie RMV de solide Spectrométrie infrarouge Mesure de solubilité et de la vitesse de dissolution Mesure de la densité Le pseudopolymorphisme : Le pseudopolymorphisme est l’aptitude d’une molécule à cristalliser avec une quantité steochiométrique de son solvant de cristallisation pour donner un solvate ou un hydrate. Les propriétés des solvates ou hydrates sont très différentes de la forme anhydre. Le polymorphisme et le pseudo-polymorphisme peuvent considérablement modifier les propriétés tant technologiques (hygroscopicité, stabilité, comprimabilité) que biopharmaceutiques (vitesse de dissolution, absorption) des substances médicamenteuses. Ces dernières peuvent aussi subir une transformation polymorphique au cours de certaines opérations galéniques (granulation, broyage, compression) ou lors de la conservation. Ce phénomène concerne aussi en partie les excipients dont on sait qu’ils peuvent varier d’un lot à l’autre. Donc en résumé : dans le domaine pharmaceutique, le polymorphisme d’un principe actif peut avoir des répercussions importantes à plusieurs niveaux : - la fabrication du médicament. - la stabilité du médicament. - la biodisponibilité du médicament. Il est donc nécessaire de tenir compte de ce phénomène à fin de pouvoir choisir correctement la forme définitive du principe actif et surtout assurer sa reproduction. Autres caractéristiques physicochimiques : La densité relative : La densité relative d’une substance est le rapport entre la masse d’un certain volume de cette substance à 20 °C et la masse d’un volume égal d’eau à la même température. La densité influe aussi sur la stabilité et l’homogénéité du mélange, les particules les plus lourdes tendent à descendre au fond des récipients alors que les plus légères tendent à remonter à la surface. Le point de fusion : C’est la température à laquelle un corps passe de l’état solide à l’état liquide sous pression atmosphérique. Il est important à connaître car il détermine la stabilité des molécules à la température lors du séchage ou de stérilisation. Hygroscopicité : C’est la propriété de certains corps avides d’eau à absorber l’humidité de l’air. La capacité d’absorption d’eau d’un produit est estimée à l’aide d’enceintes climatiques à différentes humidité relatives préparée à partir de solutions saturées de différents sels placés dans des dessiccateurs à des températures variables Ht résiduelle = x 100 m : masse de l’échantillon 12 Cette détermination peut être réalisée à l’aide d’appareils automatisés qui tracent les courbes d’adsorption/désorption, par mesure de la variation de masse de l’échantillon soumis à des humidités relatives variant continument. La teneur en eau La température d’ébullition L’analyse thermique différentielle L’analyse chromatographique La teneur en cendre La teneur en solvants résiduels Sensibilité aux rayonnements lumineux c) Propriétés technologiques ou propriétés dérivées : L’optimisation de la formule commence par une bonne connaissance de principe actif et en particulier de ces propriétés physicochimiques fondamentales, mais ce qui intéresse davantage le formulateur, ce sont les propriétés dérivés ou secondaires, car elles ont une influence directe sur l’optimisation de la formulation, ce sont par exemple ; La granulométrie. Analyse de surface spécifique. Critères de comprimabilité : - Mesure de l’aptitude au tassement. - Mesure de l’indice de coulabilité. - La comprimabilité ou La cohésivité - La compressibilité La granulométrie : C’est l’étude de la taille et de la forme des grains ou des particules, elle signifie la répartition statistique des grains qui compose une poudre en fonction de leurs dimensions, la distribution granulométrique doit être complétée par la morphologie. Des particules de petite taille et de forme sphérique auront un comportement favorable à l’écoulement dans des conditions de température et d’humidité définies. Les méthodes courantes sont le tamisage, le compteur électrique de particules, la diffraction de la lumière, l'imagerie (microscopie). Le choix de la méthode d’analyse repose sur la taille des particules mais également sur les paramètres complémentaires : forme, répartition des particules … (Tableau 2) Techniques Techniques directes Taille des particules Tamisage >75µm Microscopie MO : 0,2 à 200 µm MEB :> 0.01 µm Techniques indirectes Compteur électrique de particule 0,1 à 1000 µm Diffraction de la lumière Voie sèche : 0,2 à 2000 µm 13 Voie humide : 0,02 à2000 µm Sédimentation Gravitation : 5 à 10 µm Centrifugation : << 100 µm Tableau 2 : techniques granulométriques en fonction de la taille des particules Morphologie : La morphologie des poudres est observée par microscopie électronique à balayage (M.E.B.) ou microscopie optique (M.O.). La morphologie est un complément important de la granulométrie évoquée précédemment car elle permet par exemple de vérifier l'hypothèse de sphéricité des particules. Enfin, l'observation microscopique rend compte de l'état de surface du produit. Mouillabilité : La mouillabilité d'un solide par un liquide donné est un phénomène qui dépend de l’état de surface du solide. Elle est définie par l’angle de contact (Ө, degrés) et par l’énergie de surface (γ, mN.m-1) entre deux milieux : γSG (solide-gaz), γSL (solide-liquide) et γLG (liquidegaz). (Schéma 5) Schéma5 : forces interfaciales et angle de contacte L'équation d'Young est obtenue en décomposant les forces parallèles à la surface solide. = 0° : mouillage parfait < 90° : mouillage imparfait >90° : mouillage nul Le mouillage favorise : - La dissolution - La mise en suspension d’un PA -La biodisponibilité -L’enrobage par film. La surface spécifique : La surface spécifique (ou aire massique) d’une poudre est la surface développée par gramme de produit. Elle est déterminée par la mesure de l’interface solide-gaz, rapportée à l’unité de masse de l’échantillon mesuré. 14 Selon la surface prise en compte, il est possible de définir : - la surface spécifique d’enveloppe, mesurée par des méthodes de perméamétrie, caractérisant la surface externe des particules, - la surface spécifique totale, mesurée par des méthodes d’adsorption gazeuse, prenant en compte la totalité de la surface développée (surface des pores, rugosité des particules,...).ex : la méthode BET Critères de comprimabilité : Fluidité ou coulabilité de la poudre : La mesure de l’écoulement de la poudre et l’angle de repos sont important dans le choix de l’excipient et l’optimisation de la performance de la poudre Essai d’écoulement : L'essai d'écoulement est destiné à déterminer, dans des conditions définies, l'aptitude des poudres à s'écouler verticalement. Le test consiste à chronométrer le temps de passage (t) de 100 g de poudre non tassé à travers un entonnoir normalisé (figure6). Pour chaque poudre, l'essai a été réalisé trois fois. Le temps d’écoulement doit être inferieur à 10 secondes . Un lubrifiant d’écoulement est ajouté aux poudres avec T >10 sec afin d’améliorer l’écoulement et la fluidité. Figure6 : Configuration de l'entonnoir normalisé Mesure de l’angle de repos : Elles consistent à mesurer l’angle formé par un tas de poudre dans des conditions d’écoulement données. Ce test amène à mesurer différents angles suivant le dispositif utilisé: angle de repos, de glissement, de talus, de spatule, de chute, de friction, de roulement. La précision de ces mesures est limitée et elles sont souvent mises à défaut pour les poudres d’écoulement difficile. Par conséquent, l’intérêt de cette mesure est également comparatif. Aptitude au tassement Le tassement des poudres représente la capacité des particules à se réarranger spontanément ou sous l'effet de sollicitations mécaniques. Il permet de prévoir l'aptitude de la poudre à se réorganiser dans les matrices de compression. La mesure du volume vrac traduit la capacité des particules à s'organiser sous le seul effet de la pesanteur. Si l'arrangement spontané est « compact », les particules ont une mobilité suffisante pour bien s'organiser. Lorsque l'on fournit une énergie supplémentaire par chocs répétés, la poudre déjà « organisée » se réarrange faiblement et varie très peu de volume alors que la poudre foisonnante se densifie. Essai de Tassement Le test est réalisé à l'aide d'un voluménomètre de tassement équipé d'une éprouvette de 250 ml (figure7). 100 grammes de poudre sont versés dans l'éprouvette, placée sur le plateau du voluménomètre. La séquence adoptée pour le nombre de « chutes » ou coups est la suivante : 0, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 500, 1000, 1250. L'essai est réalisé trois fois pour chaque produit. Les volumes sont notés V0 (volume vrac), V10 (après 10 coups), V20 (après 20 coups),..., et V1250 (après 1250 coups) 15 Figure 7: voluménomètre de tassement Le volume V0 (ml) correspond au volume initial occupé par l'échantillon et permet de déterminer la masse volumique apparente ou vrac (DNT, g.cm-3). DNT = 100/V0 Le volume V1250 (ml) est le volume occupé par l'échantillon au bout de 1250 tassements. Ce volume permet de déterminer la masse volumique tassée de la poudre (DT, g.cm-3). DT = 100/V1250 Différents indices ont été proposés pour caractériser l'écoulement de la poudre à partir de son aptitude au tassement : Indice de carr : ou pourcentage de compressibilité : IC = (DT – DNT / DT). 100 Indice de hausner : représente l’état de friction inter particulaire IH = DT / DNT La différence V10 - V500 (ml) la différence V10 ml – V500 ml doit être < 20 ml C'est une grandeur empirique très souvent utilisée dans le domaine pharmaceutique pour exprimer la réduction de volume subie par le matériau et estimer la qualité de l'écoulement. Lorsque V10 - V500 > 20 ml : mauvais écoulement et donc une phase de tassement importante pendant le cycle de compression. La comprimabilité ou la cohésion C’est l'aptitude de la poudre à acquérir de la cohésion lorsque la pression augmente. Ou bien c’est l’aptitude d’une substance à donner un comprimé quand on exerce une pression. Test de comprimabilité Ce test s’applique aussi bien à un principe actif seul ou mélangé à un excipient de compression directe qu’à un grain préparé par granulation humide ou par toute autre technique. L’outillage nécessaire pour effectuer ce test est extrêmement simple puisqu’il suffit d’adapter sur la machine à comprimer un système permettant de mesurer l’enfoncement du poinçon supérieur dans la matrice. 16 Le mélange étudié alimentant la machine, nous recherchons l’enfoncement minimum permettant d’obtenir une colonne suffisamment dense pour présenter l’aspect extérieur d’un comprimé, mais de dureté nulle c'est-à-dire s’écrasant entre les doigts. Les tests de comprimabilité permettent au formulateur de savoir très rapidement si un mélange peut donner des comprimés dans des conditions normales de fabrication. Ils permettent également d’orienter le formulateur dans son choix d’excipient. La compressibilité C’est l'aptitude du matériau à réduire son volume sous l'effet de la contrainte ce qui se traduit par la diminution du volume du lit de poudre. Test de compressibilité Ces tests sont basés, en effet, sur la mesure de la force qu’il est possible d’enregistrer au niveau du poinçon supérieur. Pour cela, il est nécessaire de coller des jauges de contrainte sur ce poinçon. Le signal obtenu permet de visualiser le cycle de compression pour chaque comprimé fabriqué sur un écran cathodique. Donc pour une meilleure compressibilité il faut que : - la phase de tassement soit la plus courte possible ; la phase de compression soit la moins concave possible ; la phase retour soit la plus verticale possible. d) Incompatibilité et stabilité : Etude de compatibilité PA/excipient : L’excipient est un élément indispensable à la structure d’une forme médicamenteuse acceptable, efficace et sûre. Les études de pré formulation jouent un rôle déterminant dans le choix des excipients en vue d’assurer la plus grande innocuité au médicament en tenant compte non seulement de la toxicité de chaque substance prise séparément mais aussi de celle qui peut résulter d’une association inadéquate. Pour le cas des formes orales, les études sont faites sur des mélanges de poudre d’une part et après compression de ces mélanges d’autre part. On étudiera d’abord les incompatibilités avec des excipients courants : diluants, délitant, lubrifiants, ….. . Les mélanges subissent des épreuves de vieillissement accélérés. Cette dernière est une étude conçue pour accélérer la vitesse de dégradation chimique ou d’altération physique, qui fait appel à des conditions de stockages excessive, de façon à obtenir des produits de dégradations en quantités suffisantes pour pouvoir les étudier et mettre au point des méthodes d’identifications. Ces dernières permettant par la suite de suivre l’évolution de la formation des produits de dégradation dans des conditions normales de conservation. Les essais durent de 6 jours à 6 mois Principe actif Excipent Mélange mélange T°=70°c 35°c HR ambiante HR = 90% T° ambiante T°=45°c HR ambiante HR = 70% 17 T°= Etude de compatibilité contenant-contenu : C’est l’étude de la compatibilité avec les matériaux de conditionnement : métal, matière plastique, verre, ….. Etude de stabilité : Ces études sont primordiaux, en effet si le principe actif n’est pas stable, on peut assister à : - une perte d’activité - l’apparition des produits de dégradation - une modification de biodisponibilité Donc, il faut envisager une étude de principe actif seul et une étude de stabilité orientée vers les formes futures. Etude de stabilité du principe actif : - Stabilité à la lumière - Stabilité à la température - Stabilité à l’humidité - Stabilité à l’oxygène Etude de stabilité orientée vers les formes futures : Formes solides : - Stabilité du principe actif dans différents excipients - Stabilité du principe actif dans un mélange d’excipient - Stabilité du principe actif obtenue par granulométrie - Stabilité du principe actif à la lumière - Stabilité du principe actif en milieu gastrique Formes injectables : - Stabilité en fonction du pH - Stabilité vis-à-vis des adjuvants utilisés - Stabilité vis-à-vis du mode de stérilisation - Stabilité du soluté à la lumière e) Le devenir dans l’organisme : Les informations concernant le devenir du principe actif dans l’organisme sont fournis par le pharmacologue et complétées par le clinicien. Nous devons nous efforcer d’en savoir le plus possible sur la pharmacocinétique du médicament, la pharmacodynamie, l’activité thérapeutique et un élément essentiel qui est la marge thérapeutique. Enfin, et surtout pour le galéniste il faut chercher à savoir comment le principe actif peut pénétrer dans l’organisme, ce sont les études préalable de biodisponibilité qui vont le dire. L’idéal avant toute étude de formulation serait de connaître le profil optimal de biodisponibilité à réaliser. 18 2) La formulation : La formulation prend place tout au long du processus de recherche et de développement, elle a été définie comme : « l’art de sélectionner qualitativement et quantitativement les principes actifs et les excipients (nature, état physique, caractères organoleptiques,…) en fonction de la forme galénique et des opérations pharmaceutiques y conduisant ». C’est aussi le choix de la forme pharmaceutique pour un principe actif en fonction de la voie d’administration. Les objectifs visés par la formulation au cours du développement galénique sont résumés dans le schéma8 : Formulation Association principe actif/ excipients divers Définition des formes pharmaceutiques possibles Sélection des formes pharmaceutiques Stabilité ( dans le conditionnement) Contrôles physicochimiques et biologiques Toxicité Biodisponibilité Doses unitaire et prototype Voie d’administration Réduction des effets secondaires Expérimentation clinique Amélioration, tolérance Echantillon Optimisation de la forme Optimisation du procédé (fiabilité, coût-rendement, sécurité) Schéma8 : objectifs visés par la formulation a) Choix du principe actif : Le PA peut exister sous plusieurs formes cristallines, ou sous forme de dérivés tels que sel, ester…. hydrates. Le choix est fonction du: - Mode d’administration - Stabilité : la forme polymorphe est plus stable - Solubilité : PA doit être le plus soluble possible - Biodisponibilité du PA b) Choix de la voie d’administration : Le choix de la voie d’administration dépend de : La biodisponibilité du principe actif La vitesse d’action désirée, durée de traitement, le nombre de prise par jours, ….. Type de malade, c'est-à-dire son âge (nourrisson, enfant, adulte, vieillard), de sa situation debout ou alité, à domicile ou hospitalisé…… 19 La voie orale est la voie d’administration la plus normale, c’est celle qui est adaptée pour la plupart des principes actifs. ¾ des prescriptions concernent la voie orale. c) Choix de la forme galénique : Le choix de forme galénique découle de celui de la voie d’administration. A priori et même en se limitant à la voie orale, de très nombreuses formes pharmaceutiques peuvent être envisagées pour l’administration d’un principe actif. Tableau3 Sirop gélule liquide Sirop sec gélule pâteuse Lyophilisat orale microcapsules Cp effervescent mini granules gastro-résistant Suspension nanoparticules Gélule Comprimé Capsule molle Tableau3 : exemple de quelques formes pharmaceutiques envisagées pour l’administration par voie orale d’un PA Cependant, seules certaines d’entre elles sont retenues en première intention : - Pour l’adulte : les comprimés et les gélules - Pour l’enfant : les sirops et les sachets Les choix sont alors essentiellement thérapeutiques (posologie modulable avec les comprimés sécables), commerciaux (gélules bicolores, comprimés pelliculés colorés). Les autres formes pharmaceutiques ne sont abordées que pour répondre à un point faible du principe actif : - Amertume : microcapsules - Intolérance ou instabilité gastrique : formes gatro-résistantes - ½ vie courte : forme à libération prolongée d) Choix de l’excipient : L’excipient ou « substance auxiliaire », est un élément important de la formule, et en particulier un élément de qualité du médicament. L’excipient est constitué d’une matière ou d’un mélange de matières inactives sur la pathologie dépourvu donc de propriétés pharmacologiques, utilisé pour donner à une forme galénique une présentation convenable à son utilisation : poids, volume, goût, conservation, consistance. Il est également un élément fondamental pour la stabilité et la biodisponibilité du principe actif. Critère de choix d’un excipient : 20 Vu le grand nombre d’excipient disponible, Le choix de l’excipient est assez difficile, basé sur les critères suivant : - l’inertie vis-à-vis: des PA, matériaux de conditionnement et l’organisme (innocuité parfaite) - La faisabilité pharmacotechnique - La stabilité et compatibilité PA et excipients. - L’inscription ou non a la pharmacopée - L’influence sur les propriétés biopharmaceutiques et technologiques - Considération économique (quantité et prix) La faisabilité pharmacotechnique : Il s’agit de la qualité technologique de l’excipient ou son rôle dans la formule. La fonction de l’excipient dans la forme galénique détermine le choix de la nature de l’excipient à utiliser. Tableau4 Rôle de l’excipient Diluant réduction % de PA ds mélange/grain et facilitent écoulement de la poudre Liant permet fabrication du grain et ↑ dureté des Cp Désagrégeant facilitent désagrégation du Cp et dissolution du PA Ex .excipient de première intention lactose calcium hydrogène phosphate amidon de mais Cellulose microcristalline Amidon de mais prégélifie Polyvinyle polyvidone Hydroxypropyl cellulose Sodium carboxymethyl amidon Sodium carboxymethyl cellulose Lubrifiant d’écoulement favorisent écoulement du grain Silice colloïdale et éjection du Cp hors de la matrice Lubrifiant de compression réduction des frictions entre les Magnésium stéarate particules pendant la Palmito stéarate de glycérol compression donc : meilleure transmission de la force de compression Les caractéristiques physiques de l’excipient déterminent leurs performances technologiques. Par exemple les lactoses qui répondent à une même monographie de la pharmacopée, peuvent avoir des propriétés technologiques différentes. Tableau5 Type HHC grossier 150-200 M 350-45 M 50-80-90M 100-110M 125-325 tamisé Principale application Tout domaine Granulation humide Excellente Mauvaise Compression directe Granulation humide Excellente Aptitude à l’écoulement 21 DCL Atomisé Ou lactose Fastflow ou spray dry Compression directe Excellente Aptitude à la Mauvaise Moyenne Mauvaise Excellente compression Stabilité Excellente Excellente Excellente bonne Teneur en eau 5,2% 5,2% 5,2% 5.0% Tableau5 : propriétés physico-technologique des différents types de lactoses. - Au cours de la compression les particules de matériaux pharmaceutiques se déforment principalement de manière élastique, plastique, fragmentaire .tableau6 Comportement à la compression du PA plastique Comportement à la compression de l’excipient correcteur Fragmentaire Exemple d’excipient à utilisé fragmentaire Plastique Lactose Calcium phosphate Cellulose microcristalline Elastique Plastique Cellulose microcristalline Lorsque le galéniste aura fait ces choix d’excipient, en les justifiants puis en les validant, il devra alors avec les analystes constituer le cahier des charges de chaque excipient (propriétés physicochimiques, technologiques…). e) Choix du procédé de fabrication : Le choix du procédé de fabrication est fonction de : - L’objectif à atteindre ou forme galénique désiré Le matériel industriel disponible, sa capacité et ses limites imposés par le constructeur Prix de revient industriel. Les procédés de fabrication doivent être optimisés en fonction des matières premières, du matériel et des conditions opératoires : détermination des facteurs les plus influents sur la qualité du produit. La fabrication doit être robuste : résistante aux sensibilités dues aux variations minimes dans procédé de fabrication f) Le conditionnement : Le conditionnement est une opération complémentaire de la mise en forme pharmaceutique, qui assure la conservation du médicament pendant le temps prévu à son utilisation. Le conditionnement comporte : L’emballage primaire ou récipient en contact direct avec la substance médicamenteuse et l’emballage secondaire destiné à apporter une protection supplémentaire au produit. En plus de ses qualités physiques et mécaniques (imperméabilité, étanchéité, résistance physique), un conditionnement primaire doit garantir l’innocuité et la qualité du médicament tous au long de son cycle de vie et faciliter son emploi. 3) Optimisation de la formulation : Avec l’expérience du formulateur dans le cas d’un process déterminé la formule pourra évaluer vers une formulation semi quantitative puis qualitative, en fonction des études de stabilité et également de biodisponibilité. 22 L’optimisation qualitative est réalisée également en fonction des transpositions d’échelles successives, de l’échelle laboratoire à l’atelier pilote. L’optimisation de la formule peut en fait intervenir principalement à trois niveaux : - Au niveau du principe actif : cristallisation, solvatation, granulométrie,….. - Au niveau du process utilisé : par exemple pour les forme orales, par granulation sèche ou humide, ou par compression directe - Au niveau des excipients : inerte ou actif, simple ou complexe, connus ou nouveau,……. Objectif de l’optimisation est la réalisation du lot prototype. Formules provisoires Etude de stabilité Etude de la biodisponibilité Formule définitive Optimisation quantitative Transposition d’échelles Exemple de comprimé : On propose plusieurs formules puis on effectue plusieurs essais : - Aptitude à l’écoulement - Volume de tassement - Aptitude à la compression En fonction des résultats obtenus on choisit la composition du mélange le plus performant On poursuit les essais après la compression : - Tests galéniques : essai de désagrégation. Essai de résistance à la rupture. Après ces études le domaine réduit est séléctionné on passe alors aux : Domaine séléctionné à 1 Kg : refaire les tests précédents Domaine selectionné à 7 Kg : refaire les essais Domaine séléctionné échelle pilote 20Kg : refaire les essais Obtention donc du prototype Le passage du lot de laboratoire au lot prototype puis au lot industriel se fait par transposition d’échelle. IV. Phases du développement clinique : 1) Les essais de phase I : Tolérance Premières administration chez l’être humain sain, et comprend les études d’activité pharmacodynamique, des paramètres pharmacocinétiques de tolérance et de la sécurité d’emploi lors des premières administrations 23 chez l’homme (le plus souvent chez les volontaires sains). Le nombre de sujets vaux de 20 à 80 selon le médicament. 2) Les essais de phase II : efficacité Premières essais chez le malade qui ne sont entre prises que lorsque les potentialités thérapeutiques et l’innocuité du produit ont été bien cernées pour justifier ces administrations. Ils comprennent les études permettant d’évaluer l’efficacité du produit, sa posologie optimale dans les essais à court terme, les paramètres pharmacocinétiques en administration chronique, la relation dose/effet, l’interaction avec les différents états pathologiques et autres médicaments majeurs. Le nombre de sujet varie entre 100 et 200. 3) Les essais de phase III Ils portent sur un grand groupe de malades et comprennent le complément indispensable d’étude permettant d’utiliser en toute connaissance le médicament et de le situer par rapport aux autres thérapeutiques et cela dans des conditions proches de l’utilisation future du produit. Ils sont réalisés sous forme comparative entre aux moins 2 groupe de malades. Un groupe reçoit un produit connu est sert de témoin, l’autre groupe reçoit le produit à évaluer. En l’absence de produit de référence le groupe témoin reçoit un placebo. 4) Les essais de phase IV : Ils se déroulent après que le produit soit commercialisé, ils apportent les informations liées à l’utilisation à grande échelle et pendant longtemps du médicament et dans des circonstances pouvant modifier le niveau d’efficacité et de sécurité évaluer en fin de phase III. En outre, ils sont destinés à identifier les rares cas qui n’auraient pas été révélés par les essais cliniques ou qui se produisent chez des groupes précis d’utilisateurs. V. Phase d’enregistrement : Aucun médicament ne peut être mise sur le marché sans enregistrement, la demande d’autorisation de mise sur le marché est adressé à l’autorité compétente et comporte une description détaillée et précise du médicament. Ce dossier est composé de quatre parties : 1) Résumé du dossier : Qui comporte les données administratives, le RCP et les rapports des experts. 2) Documentation chimique et pharmaceutique : (qualité) Elle comprend les éléments suivants : - La composition qualitative et quantitative - Forme pharmaceutique, mode et voie d’administration - Description des procédés de fabrication - Contrôles de matières premières et des articles de conditionnements - Contrôles effectués sur les produits semi-finis - Contrôles des produits finis - Stabilité et conditions de conservations - Echantillon du modèle et des notices d’information 3) Documentation toxicologique et pharmacologique : (sécurité) 24 - Etude de toxicologie sur des modèles animaux ou biologiques afin de déterminer la sécurité d’emploi à des doses déterminées ; toxicité aigue, toxicité chronique, potentiel cancérogène, potentiel mutagène, examen de la fonction de reproduction, toxicité embryofœtale, et périnatale. - Pharmacodynamie : afin de repérer les modifications apportées au processus pathologique dont on recherche à limiter la progression ou les effets et d'en mesurer les bénéfices, interactions médicamenteuses, pharmacocinétiques. 4) Documentation clinique : Toutes les phases des essais cliniques sont présentées : résumés tabulés des essais ; rapports exhaustifs des essais cliniques. VI. Phase de production : Une fois l’AMM obtenue, l’objectif est de reproduire à des milliers, des centaines de millier ou même des millions d’exemplaires le prototype. Une usine de fabrication pharmaceutique peut être considérée schématiquement comme enceinte dans laquelle il entre des matières premières et d’où il sort des produits de qualité définie et des déchets. (schéma9) Principes actifs USINE Excipients Articles de conditionnement Schéma9 : pharmaceutique Produits de qualité définie PHARMACEUTIQUE représentation Déchet schématique d’une usine Pour obtenir des produits de qualité, des guides de bonnes pratiques de fabrication des médicaments donnent les lignes directrices à suivre pour la maîtrise des cinq éléments essentiels, les « 5M » qui interviennent dans l’assurance de la qualité du produit médicament : (schéma10) - Main d’œuvre : ensemble du personnel ; encadrement, direction et exécution - Matériel : locaux et équipements - Milieu : environnement intérieur et extérieur - Méthodes : procédés et procédures - Matière : matière première, articles de conditionnement et autres fournitures 25 Schéma10 : diagramme de causes et des effets 1) Le personnel : Le fabricant doit disposer d’un personnel qualifié et en nombre suffisant pour mener à bien toutes les taches qui lui incombent. Les responsabilités individuelles doivent être clairement comprises par les intéressés. Tous les membres du personnel doivent être conscients des principes de Bonnes Pratiques de Fabrication qui les concernent; il convient d’assurer leur formation initiale et continue et notamment de donner les instructions d’hygiène en rapport avec l’activité exercée. Des programmes détaillés consacrés à l’hygiène doivent être établis et adaptés aux différents besoins de l’entreprise. 2) Locaux et équipements : Les locaux doivent être situés, conçus, construits, adaptés et entretenus de façon à convenir au mieux aux opérations à effectuer. Leur conception doit tendre à minimiser les risques d’erreurs et à permettre un nettoyage et un entretien efficaces en vue d’éviter les contaminations croisées, le dépôt de saletés et, de façon générale, toute atteinte à la qualité des produits. Le matériel de fabrication et de contrôle doit être conçu et installé en fonction de sa destination, il doit être conçu de façon à permettre un nettoyage facile et minutieux. Il doit être nettoyé selon des procédures écrites détaillées et rangé dans un endroit propre et sec. 3) Documents : Les fabricants doivent utiliser un système de documentation couvrant les différentes opérations de fabrication effectuées. Ces documents retracent l'histoire de chaque lot produit. Des systèmes de traitement électroniques ou autres peuvent remplacer les documents écrits. Dans ce cas, le fabricant doit prouver que les données seront correctement conservées pendant la période envisagée. 4) Production : 26 La production doit être effectuée dans le respect des bonnes pratiques de fabrication et être conforme aux instructions et procédures préétablies. Afin d'éviter notamment les contaminations croisées, des mesures à caractère technique ou organisationnel doivent être prises. Une unité de production est constituée par un ensemble de locaux délimités traversés par un flux de matières dont la qualité doit être parfaitement maitrisée. 5) Contrôle de la qualité Les fabricants doivent avoir à leur disposition un département de contrôle de la qualité. Ce département est placé sous l'autorité d'une personne indépendante des autres départements qui possède les qualifications requises. Il doit disposer d'un ou de plusieurs laboratoires de contrôle possédant le personnel et le matériel suffisants afin de procéder aux essais nécessaires sur les matières premières et articles de conditionnement, ainsi qu'aux contrôles sur les produits intermédiaires et finis. Le recours à des laboratoires extérieurs peut être autorisé. Lors de l'évaluation des produits finis avant leur libération pour la vente ou la distribution, le département de contrôle de la qualité doit notamment tenir compte des conditions de production, des résultats des contrôles en cours de fabrication, de l'examen des documents de fabrication et de la conformité des produits aux spécifications. Conclusion : L’objectif des industriels de la pharmacie est de mettre au point et de développer des nouveau médicaments aussi rapidement que possible et au moindre coût : des médicaments efficaces et sûres répondant à l’attente du thérapeute et du patient. Nous avons fait un tour sur tout les phases de mises au point d’un nouveau médicament. Cependant, l’industrie des génériques prend de plus en plus d’importance sur le marché algérien et mondial. Elle fait d’énormes bénéfices en limitant ses coûts de R&D puisqu’elle s’inspire de médicaments déjà existants dont le brevet a expiré. 27 28
