Dans les premières phases de la recherche pharmaceutique, les scientifiques ne disposent souvent que d’une infime quantité de molécules prometteuses. Or, vérifier un point essentiel, la solubilité d’un médicament candidat, peut prendre des jours et en consommer une grande partie. Comment raccourcir et simplifier cette étape clé ?
Au début du développement d’un médicament, une étape critique peut freiner tout le processus : vérifier si une substance candidate se dissout correctement. Dans de nombreux laboratoires, les échantillons s’accumulent en attente d’une analyse par chromatographie liquide haute performance (HPLC, pour high performance liquid chromatography). Cette technique, qui fait circuler les liquides dans de longues colonnes pour en séparer les composants, est précise, mais lente et coûteuse. Elle consomme en outre des quantités importantes de solvants et d’échantillons. Dans les phases amont, où chaque milligramme compte, le blocage est réel.
S’appuyant sur des recherches menées à l’EPFL, ORYL Photonics et le CSEM ont développé une nouvelle approche : un prototype industrialisable qui remplace les colonnes HPLC par une méthode optique. Elle repose sur la diffusion de second harmonique (SHS, pour second harmonic light scattering), une technique laser développée par ORYL Photonics et l’EPFL. Le CSEM l’a transformée en instrument opérationnel, en concevant l’optique, en intégrant un laser ultrarapide et en développant l’électronique et la commande des mouvements.
« Dans cet instrument, un laser pulsé éclaire un très petit volume de solution dans une plaque à puits. Tant que le médicament est dissous, la lumière traverse l’échantillon sans changement notable. Dès que les molécules s’agrègent, ce qui constitue un signe précoce de faible solubilité, un signal apparaît et est détecté par notre système », explique Stefano Cattaneo, Group Leader Optoelectronic Systems au CSEM.
Extrêmement sensible, la SHS identifie ces phénomènes à très faible concentration, bien avant toute turbidité visible. Résultat : une méthode utilisant jusqu’à 100 fois moins de composés que les méthodes HPLC classiques, sans perte de fiabilité.
Le CSEM et ORYL Photonics ont concrétisé cette approche dans un instrument compatible avec les plaques multipuits, capable d’analyser 384 échantillons en 15 minutes. Les tests de solubilité deviennent ainsi près de 100 fois plus rapides et environ 10 fois moins coûteux que les méthodes HPLC traditionnelles, sans compromis sur la fiabilité.
La Haute école spécialisée du nord-ouest de la Suisse (FHNW) a apporté son expertise pharmaceutique afin de comparer la méthode aux standards existants et de la valider sur des composés réels. « Pour les acteurs du secteur pharmaceutique, cette approche à faible volume et sans colonne change la donne : moins de solvants, moins de consommables, moins de manipulations. Surtout, elle permet de multiplier les mesures avec très peu de matière. Elle s’attaque directement à un goulet d’étranglement majeur de la recherche amont. À l’échelle mondiale, elle pourrait permettre d’économiser jusqu’à 70 millions de litres de solvants et 4,7 TWh d’électricité, soit près de 8 % de la consommation annuelle suisse, tout en contribuant aux objectifs des Nations unies en matière de santé et de production responsable », explique Orly Tarun, cofondateur et CEO d’ORYL Photonics.
Issue des laboratoires de l’EPFL, cette solution désormais industrialisée illustre la force d’une collaboration étroite entre recherche et ingénierie. ORYL Photonics a apporté son savoir-faire en SHS, le CSEM, son expertise en optique, électronique, sécurité et conception de systèmes, et la FHNW a veillé à ce que le produit réponde réellement aux besoins du secteur pharmaceutique. Le résultat : une plateforme modulaire, évolutive, capable de suivre les exigences de la découverte de médicaments.
En combinant rapidité, faible consommation de matière, sensibilité et durabilité, ce système lève un verrou majeur des premières phases du développement pharmaceutique. Il réduit les coûts, limite l’impact environnemental et raccourcit le temps nécessaire à l’arrivée de nouveaux traitements dans les officines.
Le CSEM a su établir une relation de confiance et transformer notre prototype en une solution industrielle robuste. Son expertise en optique et en électronique a permis de relever les principaux défis techniques et d’atteindre les performances attendues, soit 384 puits en 15 minutes. Au-delà de l’excellence technique, c’est aussi la qualité de la collaboration, fondée sur la sincérité et la confiance, qui a fait la différence.
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