LE GÉNIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

(cid:129) Organismes et cellules eucaryotes

cellules de plantes et racines transformées

• métabolites secondaires : agents anti-cancer

ex. l’if produit le taxol

et la pervenche la vincristine

(cid:206) ces molécules empêchent la division cellulaire des

cellules cancéreuses

• on peut aussi incorporer des gènes codant pour des

protéines d’intérêts : ex. anticorps monoclonaux

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

(cid:129) Organismes et cellules eucaryotes

cellules d'insectes

• infection par des virus modifiés (ex. baculovirus) :

ajout de gènes codant pour des protéines d’intérêts

(protéines recombinantes)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

(cid:129) Organismes et cellules eucaryotes

cellules mammifères

• hybridomes (cellules normales + cellules cencéreuses)

(anticorps monoclonaux : trousses diagnostiques)

• infection par des virus modifiés (ex. adénovirus) :

ajout de gènes codant pour des protéines d’intérêts

(production de protéines recombinantes)

• infection par des virus modifiés (ex. adénovirus) :

ajout de gènes codant pour des protéines d’intérêts

(prduction du virus dans un but de thérapie génique)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Choix des équipements de production

Particularités physiologiques des cellules

(cid:122) résistance au stress mécanique

bactéries > levures >>> cellules végétales > cellules animales

(cid:122) niveau de la consommation en oxygène

bactéries ≈ levures >>> cellules végétales ≈ cellules animales

(cid:122) produit intracellulaire ou extracellulaire ?

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Choix des équipements de production

Particularités physiologiques des cellules

(cid:129) résistance au stress mécanique

bactéries > levures >>> cellules végétales > cellules animales

(cid:122) type d’agitateur

(cid:122) configuration du bioréacteur

(cid:122) configuration des périphériques

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Choix des équipements de production

Particularités physiologiques des cellules

(cid:129) niveau de la consommation en oxygène

bactéries ≈ levures >>> cellules végétales ≈ cellules animales

• type d’agitateur

• configuration du bioréacteur

• stratégies d’opération

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Choix des équipements de production

Particularités physiologiques des cellules

(cid:129) produit intracellulaire ou extracellulaire

(cid:122) configuration du bioréacteur

(cellules immobilisées ou en suspension)

(cid:122) stratégies de récupération et purification des

produits

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Choix des équipements de production

(cid:122) CSTR (agitation mécanique)

bactéries, levures, cellules végétales et animales

1 - 1500 L

(cid:122) AIRLIFT (agitation par bullage) 1 - 300 000 L

bactéries, levures, cellules animales

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Équipements de production

originaux: rubans hélicoïdaux

Cellules sensibles au cisaillement

(cellules de plantes, animales)

Jolicoeur M., Chavarie C., Carreau P.J.,

Archambault J. (1992)

Biotechnol. Bioeng. 39: 511-521

Les activités de recherche

Conception de bioréacteurs et mise au point de

bioprocédés

rubans

hélicoïdaux

gazo-siphon brouillard

Garnissages

Cellules

végétales, animales

Racines transformées

Cellules sensibles au cisaillement

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Production via des catalyseurs cellulaires

Équipements de production

CSTR 200-L

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:147) Organismes de régulation

(cid:129) Santé Canada et la Food and Drug Administration

(FDA) aux É.-U.

(cid:129) Validation du procédé de production, un préalable à

l’homologation du produit

(cid:129) Aseptie

(cid:122) Design : canalisation, équipements, procédures

(cid:122) Procédures de nettoyage: pyrogènes, surfaces neutres

• Procédures de stérilisation

• Séquence des opérations

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:147) Organismes de régulation

Bonnes pratiques

(cid:129) Normes (matériaux, produits)

(cid:129) Procédures d'opération standard

(cid:129) GLP (pour Good laboratory practices)

(cid:129) cGMP (pour current Good manufacturing practices)

(cid:129) Salle propre (confinement des travaux)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:146) Où se situe la microbiologie

• Microbiologie: manipulations, cellules, aseptie
• Enzymologie: biocinétiques, suivi de la production
• Production pharmaceutique

a) normes (GLP, cGMP, matériaux)

b) aseptie (moyens)

c) procédés (instrumentation, production,

récupération des produits)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:148) Rôle de l’ingénieur en génie pharmaceutique

• Optimisation de bioprocédés de production

(ingénierie métabolique, physiologie nutritionnelle)

• Processus de transfert des procédés

pharmaceutiques

(transfert de masse et de chaleur, procédés de séparation-

purification)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

La recherche à Polytechnique

génie

métabolique

M. Jolicoeur

biomédical

M. Buschmann

commande

des procédés

M. Perrier

cellules

animales

A.Kamen

B.Massie

(IRB, CNRC)

purification

R. Legros

bact. levures

D. Groleau

(IRB, CNRC)

relarguage

contrôlé

B. Favis

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:147) Voies de recherche

Optimisation de bioprocédés de production:

génie métabolique

(optimisation des capacités catalytiques des cellules)

• knock-out de gènes (éliminer certains enzymes)

• sur-expression de gènes (ajouts par des plasmides)

• jeu nutritionnel (optimisation/modulation des

constituants du milieu de culture)

E. coli, cellules de plantes, d'insecte et de mammifères

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:147) Voies de recherche

génie métabolique

métabolisme

cellule

produit(s)

potentiel

membranaire

Na+, K+

transport

actif

(substrats)

NO3

-, H2PO4

-,, glucides

Les activités de recherche

Optimisation de bioprocédés

physiologie - nutrition - métabolisme

une cellule

cytosol

libre

vacuole

stock(v)

stock(c)

nutriments

• Phosphate

• Azote

produits,

métabolites

Les activités de recherche

Optimisation de bioprocédés

physiologie - nutrition - métabolisme

une cellule

Hypothèse

la dynamique

stocks - libre

des nutriments

est une clé

métabolique

cytosol

libre

vacuole

stock(v)

stock(c)

nutriments

• Phosphate

• Azote

produits,

métabolites

Les activités de recherche

Optimisation de bioprocédés

physiologie - nutrition - métabolisme

Hypothèse : clé métabolique

La connaissance des dynamiques intracellulaires

de nutriments clés pourrait permettre d’orienter le

métabolisme cellulaire

• contrôler la qualité du produit

• maximiser les productivités

Ingénierie cellulaire : optimisation des voies métaboliques

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L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:148) Rôle de l’ingénieur en génie pharmaceutique

• Équipements : design, réingénierie

• Procédés de production :

• mise au point et/ou optimisation

• ingénierie métabolique, physiologie nutritionnelle

• Récupération des produits :

• hydrodynamique

(écoulement du fluide contenant le produit)

• transfert de masse

(ex. diffusion dans les colonnes d’affinité)

L’INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

(cid:148) Lieux d’emplois

0. Besoins mondiaux : 18 000 emplois d’ici 2005

1. Industries pharmaceutique et alimentaire

2. Industrie satellite

• équipements de production
• récupération des produits

3. Instituts de recherche

• IRB : Institut de recherche en biotechnologie

Groupe de culture de cellules animales, Usine pilote

• CRDA : Centre de recherche et de développement des aliments