La réalité d’amélioration de la qualité par le design de procédé (QdB) ainsi que l’apprentissage et le contrôle des variables critiques devient de plus en plus prédominant dans le milieu pharmaceutique. En effet, les risques associés à la mentalité d’analyse traditionnelle sur le produit fini uniquement et l’avènement des techniques d’analyse de procédés (PAT) ouvrent la voie à un contrôle plus complet et en temps réel de la qualité, tel que recommandé par les instances règlementaires. Ceci implique des économies d’échelle pour l’industrie étant donné la réduction des efforts (temps et argent) associés à l’analyse laboratoire par les techniques conventionnelles. Les appareils spectroscopiques constituent une technologie très utile pour l’analyse d’une formulation étant donné qu’ils sont généralement non-invasifs et non-destructifs. Dans le cadre de ce projet de recherche, il sera question de l’évaluation et du développement de la technique light-induced fluorescence spectroscopy (LIFS) afin de déterminer en-ligne la faible concentration d’un ingrédient actif dans une étape de mélange. Pour se faire, il sera tout d’abord nécessaire d’établir des modèles de calibration et d’évaluer l’impact des facteurs environnementaux et physico-chimiques sur les performances de ceux-ci, ainsi que sur le phénomène de photoblanchiment. Suite à une analyse de sensibilité, il sera possible d’élaborer un modèle optimisé et robuste. La méthodologie pour atteindre ces objectifs est la suivante : détermination des longueurs d’onde d’opération (excitation et émission); acquisition de spectres en mode dynamique, mais aussi en mode statique en faisant varier les paramètres de concentration, d’humidité, de taille de particule et de pression appliquée; traitement des données par analyse multivariée; établissement d’un modèle de calibration et validation de celui-ci par des essais à l’échelle pilote. La technologie LIFS, mais surtout son utilisation comme PAT, est très novatrice. De plus, les instruments développés antérieurement n’ont pas donné les résultats escomptés, ce qui renforce la pertinence de continuer les efforts de développement. Plus encore, le phénomène de photoblanchiment est encore mal défini et très peu d’études ont été faites sur des mélanges de poudres. En établissant de façon claire l’impact des différents facteurs sur la justesse, la précision, la répétabilité et la robustesse du modèle et de l’appareil, il sera possible de développer une technologie fiable permettant de quantifier des molécules fluorescentes en faible concentration dans un mélange particulaire.

La plupart des médicaments anticancéreux sont des substances à marge thérapeutique étroite, les erreurs médicamenteuses peuvent avoir des conséquences majeures pour les patients. Il est de la responsabilité pharmaceutique de garantir le bon médicament à la bonne dose par la mise en place d’un contrôle qualité des préparations avant administration. Par ailleurs, ces molécules potentiellement cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques présentent un risque pour les personnes exposées notamment le personnel de santé. L’objectif de ce travail de thèse a été de développer des outils permettant d’optimiser la sécurité du circuit de ces médicaments anticancéreux à l’hôpital tant pour le patient que pour le personnel de santé. Des outils analytiques associés à des méthodes d’interprétation des données issues de la chimiométrie et de la gestion de risque ont été mis en œuvre afin de répondre à cette problématique.Dans le cadre de la sécurisation du personnel, la recherche de traces de molécules anticancéreuses dérivées du platine a permis de mettre en évidence les zones les plus contaminées. Sur la base de ces contaminations et des conditions de travail, une méthodologie d’analyse de risque multicritère a été développée pour évaluer le risque d’exposition du personnel. Face au risque encouru, différentes mesures correctives ont été envisagées et des études évaluant plus spécifiquement l’efficacité détergente des opérations de décontamination des surfaces et des flacons ont été menées.En parallèle, des essais visant à sécuriser les préparations avant administration ont été conduits sur deux molécules anticancéreuses : le 5-fluorouracile et la gemcitabine. Au regard de leur caractère non destructif, non invasif et de ce fait, plus sécurisé, les spectroscopies vibrationnelles Raman et proche infrarouge ont été explorées. Les données spectrales (zones spectrales et prétraitements) ont été optimisées par des analyses multivariées ComDim pour développer des modèles de régression PLS prédisant la concentration en principe actif en solution. Les résultats ont montré la faisabilité et la complémentarité des techniques de spectroscopie Raman et proche infrarouge pour la détermination quantitative des molécules anticancéreuses. / Most of the anticancer drugs are defined by a narrow therapeutic margin; therefore medical errors can have major consequences on patients. Thus, it’s necessary to guarantee the good drug at the good dose by the implementation of a quality control of the preparation before administration. These potentially carcinogenic, mutagenic or teratogenic drugs present a risk for exposed people especially healthcare workers.The aim of this study was to develop tools which can optimize the safety of the cytotoxic medication circuit in hospitals, for the patient as much as for healthcare workers. In order to respond to these problematics, analytical tools have been associated with different methods of data interpretation of chemometric and risk management.To improve healthcare workers’ safety, environmental monitoring looking for traces of platinum compound cytotoxic drugs were performed to identify the most contaminated areas. Based on these contaminations and working conditions, a methodology of multi-criteria risk analysis has been developed to quantify the risk of exposure of healthcare workers. Regarding the risk, various corrective measures were considered. Thus, studies based on the detergent efficiency of decontamination protocols used to clean workplace surfaces and cytotoxic vials were conducted.In parallel, assays were performed on two anticancer molecules to secure cytotoxic preparations before administration: 5-fluorouracile and gemcitabine. Regarding their non-destructive, non-invasive properties and therefore, more secured handling, Raman and near infrared spectroscopy were explored. Spectral data (spectral zones and pretreatments) were optimized by multivariate analyses ComDim to develop models of regression PLS predicting the concentration of the active ingredient in solution. Results showed the feasibility and the complementarity of these two spectroscopies in the quantitative determination of the cytotoxic drugs.These works participate in the continuous approach of quality assurance implemented in numerous health institutions. We hope that they will contribute to durably decrease risks associated to cytotoxic drugs for both patients and healthcare workers.

Ce travail a consisté en la recherche et l’exploitation de nouveaux motifs structuraux sensibles à des médiateurs chimiques. Pour cela, une approche chimiométrique a été développée dans le but d’obtenir des profils de réactivité pouvant être classés dans un tableau avec un code de couleur afin de pouvoir mettre en évidence visuellement les motifs présentant un potentiel intéressant. Les motifs d’intérêt ont été intégrés dans des sondes pro-fluorescentes qui ont ensuite été testées en milieux biologiques afin d’observer leur activité. Cette méthodologie a permis de révéler un nouveau type de quencher biologiquement et chimiquement désactivable. Ainsi, même en l’absence du médiateur étudié, ce quencher incorporé dans une sonde de type FRET sera réactivé par ajout d’un agent chimique exogène afin de révéler les sondes non-activées dans la cellule. / The main topic of this work was the research and the use of new structural patterns sensitive to chemical mediators. A chimiometric approach was developped to obtain reactivity profiles which will be filed in a table with a color code in order to visually highlight the patterns having interessant potential. Then, the patterns of interest were integrated in FRET-based probes which were tested in cell experiments. This profiling led to a new type of biologically and chemically deactivatable quencher. Thus, even in the absence of the studied mediator, this quencher incorporated in a FRET probe will be activated by adding an exogenous chemical agent to reveal inactivated probes in the cell.