L’amélioration de la solubilité des principes actifs peu solubles est devenue l’un des principaux challenges de l’industrie pharmaceutique. Bien que présentant une structure chimique potentiellement idéale pour interagir avec la cible, elles échouent dans l’efficacité in vivo : après administration, elles ne peuvent se dissoudre dans les milieux aqueux biologiques et par conséquent ne peuvent être transportées sur leur site d’action pour atteindre la concentration efficace, amenant à un échec thérapeutique. De nombreuses stratégies très intéressantes ont été proposées pour surmonter ce sérieux obstacle.Les dispersions solides sont étudiées depuis plus de 40 ans et ont conduit à de très nombreuses publications mais jusqu’à aujourd’hui peu de produits ont été commercialisés principalement pour des raisons de stabilité physico-chimique. Celles-ci ont pour but de présenter le principe actif sous sa forme amorphe : cette dernière présentant un état d’énergie plus élevé et par conséquent une solubilisation facilitée. Dans le même temps, le système doit rester stable durant le stockage, ainsi la recristallisation ou tout autre changement entraînant une modification du profil de libération doivent être évités. Différentes techniques de production peuvent être utilisées pour préparer ce genre de systèmes polymériques tels que l’extrusion en phase chauffante ou l’atomisation-séchage. Le principal objectif de ce travail a été d’améliorer la solubilité des principes actifs peu solubles par formation de dispersions solides utilisant les deux techniques les plus utilisées : l’extrusion en phase chauffante et l’atomisation-séchage. Dans cette étude, le kétoprofène a été incorporé dans des matrices polymériques hydrophiles pour augmenter sa solubilité apparente. Les deux techniques ont été employées et l’Eudragit® E a été considéré comme une matrice intéressante pour plusieurs raisons : c’est un polymère thermoplastique, offrant une stabilité thermique suffisante pour l’extrusion en phase chauffante, il se dissout rapidement en milieu acide et peut interagir avec les groupements acides de par ses nombreux azotes ternaires. Des mélanges binaires « principe actif – Eudragit®E » ainsi que des mélanges ternaires « principe actif – Eudragit®E - PVP », « principe actif – Eudragit®E - PVPVA », « principe actif – Eudragit®E - HPMC » ont été étudiés et caractérisés Les systèmes obtenus ont été caractérisés par macro/microscopie optique, microscopie électronique à balayage, diffraction laser, analyse calorimétrique différentielle modulée, diffraction des rayons X et l’étude du profil de libération in vitro en milieu acide (HCl 0.1M). Les libérations ont été intentionnellement réalisées en condition « non sink » afin d'évaluer le potentiel des formulations à produire des solutions sur-saturées et la durée de ces dernières. Tous les systèmes présentent un profil de libération du kétoprofène beaucoup plus rapide comparé au produit commercial et à la dissolution du principe actif pur. De plus, des solutions sur-saturées peuvent être obtenues et restent stables au moins 2 h. Cependant, en fonction des polymères utilisés, différents profils de libération ont été obtenus indiquant que l’utilisation de matrices polymériques pour l’accélération de la libération de principes actifs peu solubles peut être très complexe puisqu’elle n’est pas seulement influencée par la composition du système mais aussi potentiellement par leur structure interne et notamment par l’homogénéité/hétérogénéité de la distribution des excipients.[...]. / Poor aqueous solubility has become a property of numerous new drug candidates causing major concern. Despite a potentially ideal chemical structure allowing for interaction with the target, these substances fail to be effective in vivo: upon administration, they cannot dissolve sufficiently in the aqueous fluids of the body and, thus, cannot be transported to their site of action to reach therapeutically effective concentrations. Various interesting strategies have been proposed to overcome this crucial hurdle.Solid dispersions have been studied for more than 40 years and lead to numerous interesting research articles. However, today, only a few products have reached the market principally due to problems with the physico-chemical stability. The idea is to transform the crystalline raw material into a physical state having a greater energy in order to increase the driving force for drug dissolution. At the same time, the system should be stable during long term storage, thus, re-crystallization or other system changes, resulting in altered drug release rates, must be avoided. Different manufacturing techniques can be used to prepare such polymeric drug delivery systems, including hot-melt extrusion and spray-drying.The main objective of this work has been to improve drug solubility by forming solid dispersions using the two most employed techniques: hot-melt extrusion and spray-drying. In this study ketoprofen has been incorporated into hydrophilic polymeric matrices to increase its apparent aqueous solubility. Both techniques have been applied and Eudragit® E has been considered to be an interesting matrix former in this case, as it is thermoplastic, provides sufficient thermal stability for hot-melt extrusion, rapidly dissolves at acidic pH and can interact with acidic drugs due to its multiple tertiary ammonium groups. Binary “drug-Eudragit®E” as well as ternary “drug-Eudragit®E-PVP”, “drug-Eudragit®E-PVPVA”, “drug-Eudragit®E-HPMC” combinations were investigated and characterized using X-ray diffraction, mDSC, SEM, optical macro/microscopy, and drug release measurements in 0.1 M HCl before and after storage. Drug release has been intentionally monitored under non-sink conditions, in order to evaluate the potential of the formulations to provide super-saturated solutions and the life-time of the latter. In all cases ketoprofen release was much faster compared to a commercially available product and the dissolution of the drug powder (as received). More important, super-saturated solutions could have been obtained, which were stable for at least 2 h. [...]

L'amélioration de la solubilité des principes actifs peu solubles est devenue l'un des principaux challenges de l'industrie pharmaceutique. Bien que présentant une structure chimique potentiellement idéale pour interagir avec la cible, elles échouent dans l'efficacité in vivo : après administration, elles ne peuvent se dissoudre dans les milieux aqueux biologiques et par conséquent ne peuvent être transportées sur leur site d'action pour atteindre la concentration efficace, amenant à un échec thérapeutique. De nombreuses stratégies très intéressantes ont été proposées pour surmonter ce sérieux obstacle.Les dispersions solides sont étudiées depuis plus de 40 ans et ont conduit à de très nombreuses publications mais jusqu'à aujourd'hui peu de produits ont été commercialisés principalement pour des raisons de stabilité physico-chimique. Celles-ci ont pour but de présenter le principe actif sous sa forme amorphe : cette dernière présentant un état d'énergie plus élevé et par conséquent une solubilisation facilitée. Dans le même temps, le système doit rester stable durant le stockage, ainsi la recristallisation ou tout autre changement entraînant une modification du profil de libération doivent être évités. Différentes techniques de production peuvent être utilisées pour préparer ce genre de systèmes polymériques tels que l'extrusion en phase chauffante ou l'atomisation-séchage. Le principal objectif de ce travail a été d'améliorer la solubilité des principes actifs peu solubles par formation de dispersions solides utilisant les deux techniques les plus utilisées : l'extrusion en phase chauffante et l'atomisation-séchage. Dans cette étude, le kétoprofène a été incorporé dans des matrices polymériques hydrophiles pour augmenter sa solubilité apparente. Les deux techniques ont été employées et l'Eudragit® E a été considéré comme une matrice intéressante pour plusieurs raisons : c'est un polymère thermoplastique, offrant une stabilité thermique suffisante pour l'extrusion en phase chauffante, il se dissout rapidement en milieu acide et peut interagir avec les groupements acides de par ses nombreux azotes ternaires. Des mélanges binaires " principe actif - Eudragit®E " ainsi que des mélanges ternaires " principe actif - Eudragit®E - PVP ", " principe actif - Eudragit®E - PVPVA ", " principe actif - Eudragit®E - HPMC " ont été étudiés et caractérisés Les systèmes obtenus ont été caractérisés par macro/microscopie optique, microscopie électronique à balayage, diffraction laser, analyse calorimétrique différentielle modulée, diffraction des rayons X et l'étude du profil de libération in vitro en milieu acide (HCl 0.1M). Les libérations ont été intentionnellement réalisées en condition " non sink " afin d'évaluer le potentiel des formulations à produire des solutions sur-saturées et la durée de ces dernières. Tous les systèmes présentent un profil de libération du kétoprofène beaucoup plus rapide comparé au produit commercial et à la dissolution du principe actif pur. De plus, des solutions sur-saturées peuvent être obtenues et restent stables au moins 2 h. Cependant, en fonction des polymères utilisés, différents profils de libération ont été obtenus indiquant que l'utilisation de matrices polymériques pour l'accélération de la libération de principes actifs peu solubles peut être très complexe puisqu'elle n'est pas seulement influencée par la composition du système mais aussi potentiellement par leur structure interne et notamment par l'homogénéité/hétérogénéité de la distribution des excipients.[...].

Lors de cette dernière décennie, le développement de formes pharmaceutiques innovantes permettant d'améliorer l'efficacité, la sécurité et l'acceptabilité des médicaments pédiatriques est en pleine croissance. Les films orodispersibles (ODF) appartiennent à ces nouvelles formes galéniques améliorant la compliance des patients. Ils sont constitués d'une matrice de polymère hydrophile dans laquelle un ou des principe(s) actif(s) (PA) sont dissous ou dispersés. Après dépôt de l'ODF sur la langue ou dans la cavité buccale, la matrice se désagrège libérant le PA pour une action locale ou systémique. Dans cette étude, la mise au point d'ODF, par la méthode de coulée/évaporation de solvant a été explorée afin d'administrer un PA d'intérêt en pédiatrie, la tétrabénazine (TBZ). Les caractérisations physicochimiques et biopharmaceutiques des ODF ont mis en évidence une augmentation de la vitesse et du taux de dissolution de la TBZ induit par son état amorphe. Le système constitué d'un support polymère et d'un PA sous forme amorphe peut être assimilé aux dispersions solides amorphes (SD). Les études réalisées démontrent l'importance de la nature du polymère utilisé pour maintenir les propriétés initiales du système dans le temps. La formation de liaisons hydrogène entre la PA étudié et le polymère est un facteur essentiel pour assurer la stabilité des SD. De plus, l'incorporation de cyclodextrines (CD) prolonge l'état amorphe du PA en générant des liaisons hydrogène avec la TBZ et en l'entourant d'une barrière chimique. Cette association favorise la libération du PA par effet synergique améliorant la biodisponibilité. Cette forme innovante représente un intérêt majeur dans l'amélioration de l'observance dans le cadre d'un traitement pédiatrique / During the last decade, various strategies to develop innovating oral dosage forms for pediatric population were investigated in order to improve treatment efficiency, safety and acceptability. Among these new delivery systems, orodispersible films (ODF) present a great potential to enhance patient compliance. In ODF, drug is dissolved or dispersed in a hydrophilic film-forming polymer. Once the ODF is in the mouth, polymeric matrix disintegrates releasing the drug for local or systemic action. In this study, ODF, produced with the solvent casting/evaporation method, were developed to administer a drug of interest for pediatric population, the tetrabetazine (TBZ). Physicochemical and biopharmaceutic characterizations showed that ODF allowed a major improvement of TBZ dissolution profile in simulated saliva, mainly due to the amorphous state of the drug in ODF. ODF were identified as amorphous solid dispersion (SD) composed of both amorphous TBZ and polymer matrix. We demonstrated that the choice of the polymer plays an important role to maintain initial properties of the system and amorphous state stability over the time. H-bonding formation between TBZ and polymer is essential to assure the preservation of TBZ amorphous state. Moreover, the incorporation of cyclodextrins (CD), by generating H-bonding with TBZ, has extended its stability. By synergic effect, this association produces an improvement of drug release leading to promote bioavailability. As they are easy to swallow and allow enhancing treatment efficiency, ODF appear as suitable delivery forms for pediatric patients

La principale difficulté lors de l'administration orale d'un ingrédient pharmaceutique actif (API) est de garantir que la dose clinique de l’API sera dissoute dans le volume disponible de liquides gastro-intestinaux. Toutefois, environ 40% des API sur le marché et près de 90% des molécules en cours de développement sont peu solubles dans l’eau et présentent une faible absorption par voie orale, ce qui entraîne une faible biodisponibilité. Les dispersions solides amorphes (ASD) sont considérées comme l’une des stratégies plus efficaces pour résoudre des problèmes de solubilité des principes actifs peu solubles dans l’eau et, ainsi, améliorer leur biodisponibilité orale. En dépit de leur introduction il y a plus de 50 ans comme stratégie pour améliorer l’administration orale des API, la formation et la stabilité physique des ASD font toujours l'objet de recherches approfondies. En effet, plusieurs facteurs peuvent influer sur la stabilité physique des ASD pendant le stockage, parmi lesquels la température de transition vitreuse du mélange binaire API-polymère, la solubilité apparente de l'API dans le polymère, les interactions entre l'API et le polymère et le procédé de fabrication. Cette thèse consistait en deux parties qui avaient pour objectif le développement de nouvelles formulations sous forme d’ASD d'un antirétroviral, l'Efavirenz (EFV), dispersé dans un polymère amphiphile, le Soluplus, en utilisant deux procédés différents, le séchage par atomisation (SD) et l'extrusion à chaud (HME). EFV est l’API BCS de classe II de notre choix car c’est un API qui représente un défi pour les nouvelles formulations. En effet, il a besoin d’ASD plus fortement concentrées, pour lesquelles la stabilité chimique et physique pendant le stockage et la dissolution seront essentielles. Dans le but de développer de manière rationnelle les ASDs EFV- Soluplus à forte concentration, la première partie s'est concentrée sur la construction d'un diagramme de phases EFV-Soluplus en fonction de la composition et de la température. Le diagramme de phases a été construit à partir d'une étude thermique de recristallisation d'un ASD sursaturé (85 %m EFV), générée par séchage par atomisation. À notre connaissance, il s'agit de la première étude à présenter un diagramme de phase pour ce système binaire. Ce diagramme de phases est très utile et démontre que la solubilité de l'EFV dans les solutions varie de 20 %m (25 °C) à 30 %m (40 °C). Les ASD de EFV dans le Soluplus contenant plus de 30 %m d'EFV doivent être surveillées pendant le stockage dans des conditions typiques de température. Ce diagramme de phases peut être considéré comme un outil de pré-formulation pour les chercheurs qui étudient de nouvelles ASD d'EFV dans le Soluplus afin de prédire la stabilité (thermodynamique et cinétique). Les ASD préparées par différentes techniques peuvent afficher des différences dans leurs propriétés physicochimiques. La deuxième partie de cette thèse portait sur la fabrication d’ASD par des procédés HME et SD. Cette étude montre clairement que la formation d’ASD est une stratégie de formulation utile pour améliorer la solubilité dans l'eau et la vitesse de dissolution de l'EFV à partir de mélanges binaires EFV-Soluplus. Les procédés de fabrication (HME et SD) se sont révélés efficaces pour générer des ASD dans une large gamme de compositions en EFV. L'optimisation du ratio EFV-Soluplus peut être utilisée pour adapter la libération cinétique des ASD. Le choix d’une charge EFV élevée dépassant la solubilité thermodynamique de l’EFV dans le Soluplus est possible, mais il convient de prendre en compte sa stabilité cinétique dans le temps. / The main difficulty when an Active Pharmaceutical Ingredient (API) is orally administered is to guarantee that the clinical dose of the API will be dissolved in the available volume of gastrointestinal fluids. However, about 40% of APIs with market approval and nearly 90% of molecules in the discovery pipeline are poorly water-soluble and exhibits a poor oral absorption, which leads to a weak bioavailability. Amorphous solid dispersions (ASD) are considered as one of the most effective strategies to solve solubility limitations of poorly-water soluble compounds and hence, enhance their oral bioavailability. Despite their introduction as technical strategy to enhance oral APIs bioavailability more than 50 years ago, ASD formation and physical stability remains a subject of intense research. Indeed, several factors can influence the physical storage stability of ASD, among them, the glass transition temperature of the API-carrier binary mixture, the apparent solubility of the API in the carrier, interactions between API and carrier, and the manufacturing process. This thesis consisted of two parts that aim on developing new formulations of ASD of an antiretroviral API, Efavirenz (EFV), dispersed in an amphiphilic polymer, Soluplus, by using two different processes, Spray-drying (SD) and Hot-melt extrusion (HME). EFV is the class II BCS API of our choice because it is a challenging API for new formulations. It needs higher-dosed ASDs, for which chemical and physical stability during storage and dissolution will be critical. Aiming a rational development of high-loaded EFV-Soluplus ASDs, the first part focused on the construction of a temperature- composition EFV-Soluplus phase diagram. The phase-diagram was constructed from a thermal study of recrystallization of a supersaturated ASD (85 wt% in EFV), generated by spray drying. To our knowledge, this is the first study reporting a phase-diagram for this binary system. This phase-diagram is very useful and demonstrated that the EFV solubility in Soluplus ranges from 20 wt% (25 °C) to 30 wt% (40 °C). ASD of EFV in Soluplus containing more than 30 wt% of EFV should be monitored over storage under typical temperature conditions. This phase-diagram might be considered as a preformulation tool for researchers studying novel ASD of EFV in Soluplus, to predict (thermodynamic and kinetic) stability. ASD prepared by different techniques can display differences in their physicochemical properties. The second part of this thesis focused on the manufacturing of ASD by HME or SD processes. This study clearly shows that ASD is a useful formulation strategy to improve the aqueous solubility and the dissolution rate of EFV from EFV-Soluplus binary mixtures. HME and SD manufacturing processes demonstrated to be efficient to generate ASDs in a large range of compositions and loads of EFV. The optimization of EFV to Soluplus ratio can be used to tailor the release kinetics from ASD. The choice of a high EFV load exceeding the thermodynamic solid solubility in Soluplus is possible but it needs the consideration of its kinetic stability over time.