# La microfluidique, un outil polyvalent en santé

Auteur(s) : Jérémie GOUYON, Thibault ROQUES-CARMES, Anne SAPIN-MINET, Marianne PARENT

Date de publication : 10 oct. 2024 | Read in English

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Présentation

## RÉSUMÉ

La microfluidique est de plus en plus utilisée dans de nombreux domaines, et celui de la santé ne fait pas exception. A travers les différentes étapes de la conception d’un médicament, de la découverte d’un actif à sa formulation, l’apport de la microfluidique est illustré et discuté dans cet article. Son intérêt dans les aspects diagnostiques est également présenté. Un état des lieux large et critique fait mention des futures voies de développement abordées par les chercheurs académiciens ou industriels, ainsi que les verrous technologiques qui devront être confrontés dans les années à venir.

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## Auteur(s)

- Jérémie GOUYON : Maître de conférences des Universités - Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l’Environnement, LCPME, UMR 7564 CNRS-Université de Lorraine, Nancy, France

- Thibault ROQUES-CARMES : Maître de conférences des Universités - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés, LRGP, - UMR 7274 CNRS-Université de Lorraine, Nancy, France

- Anne SAPIN-MINET : Professeur des Universités - Cibles Thérapeutiques, Formulation et Expertise préclinique du médicament, CITHEFOR, UR 3452 Université de Lorraine, Nancy, France

- Marianne PARENT : Maître de conférences des Universités - Cibles Thérapeutiques, Formulation et Expertise préclinique du médicament, CITHEFOR, UR 3452 Université de Lorraine, Nancy, France

### INTRODUCTION

La microfluidique est définie comme la manipulation de petits volumes de fluides (10–9 à 10–18 L) dans des canaux de dimensions micrométriques (< 100 μm). Ce changement d’échelle entraîne des modifications de paradigme sur les propriétés des liquides, mais aussi la possibilité de miniaturiser des procédés de fabrication, de caractérisation, d’étude et de manipulation qui occupent habituellement un espace de laboratoire conséquent.

Ces adaptations ont fait l’objet de nombreuses études initiées dans les années 1970 : procédé de séparation en chromatographie gazeuse, miniaturisation de procédé d’électrophorèse, applications qui se diversifient aujourd’hui et répondent notamment aux enjeux du milieu pharmaceutique. Que ce soit la synthèse en flux continu, le criblage d’actifs, le contrôle qualité de produits, la formulation de médicaments innovants, ou la conception d’organes-sur-puce, la microfluidique permet d’aborder ces thématiques avec des nouvelles contraintes, mais aussi des perspectives intéressantes ; diminution des volumes et des réactifs, sûreté des procédés, contrôle des dimensions, diminution des coûts… sont autant d’avantages investigués à travers cette fiche.

Commercialiser un nouveau médicament est un processus long (entre 10 et 20 ans) et complexe. Il faut dans un premier temps identifier et produire une molécule active (phase de découverte), puis dans un second temps (phase de développement : synthèse, formulation, évaluation) la transformer en un produit susceptible d’être approuvé par les autorités de santé, qui pourra ensuite être commercialisé (phase de commercialisation). Dans cette optique, les avantages de la microfluidique dans les étapes d’identifications d’une cible thérapeutique avec des enzymes ou des cellules, la synthèse de principe actifs, la formulation galénique, l’administration de médicaments, et également les aspects diagnostiques via des Points-of-care (tests au plus près du patient) sont mis en avant. Les différentes puces utilisées (flux continu, flux discontinu en gouttes ou puits, capillarité, et microaiguilles), ainsi que le niveau de maturité de ces microtechnologies pour chacune des étapes sont discutés. Les verrous et les limites, telles que la difficulté de miniaturiser les systèmes de transport de liquide et les systèmes de détection, le contrôle qualité, et l’augmentation de la production sont analysés.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.

## MOTS-CLÉS

microfluidique développement pharmaceutique diagnostic organes-sur-puce

## DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-pha1030

## CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :

Accueil > Ressources documentaires > Procédés chimie - bio - agro > Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique > Chimie en flux continu > La microfluidique, un outil polyvalent en santé

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### BIBLIOGRAPHIE

- (1) - SIMOENS (S.), HUYS (I.) - R&D Costs of New Medicines: A Landscape Analysis. - In Frontiers in Medicine, vol. 8, p. 760762 (2021) – 10.3389/fmed.2021.760762

- (2) - DIMASI (J.A.), GRABOWSKI (H.G.), HANSEN (R.W.) - Innovation in the pharmaceutical industry: New estimates of R&D costs. - In Journal of Health Economics, vol. 47, p. 20‑33 (2016) – 10.1016/j.jhealeco.2016.01.012

- (3) - HINKSON (I.V.), MADEJ (B.), STAHLBERG (E.A.) - Accelerating Therapeutics for Opportunities in Medicine: A Paradigm Shift in Drug Discovery. - In Frontiers in Pharmacology, vol. 11, p. 770 (2020) – 10.3389/fphar.2020.00770

- (4) - CVETNIC (T.S.), SALIC (A.), BENKOVIC (M.), JURINA (T.) et al - A Systematic Review of Enzymatic Kinetics in Microreactors. - In CATALYSTS, MDPI, vol. 13, p. 708 (2023) – 10.3390/catal1304070825 p.

- (5) - MARKIN (C.J.), MOKHTARI (D.A.), SUNDEN (F.), APPEL (M.J.) et al - Revealing enzyme functional architecture via high-throughput microfluidic enzyme kinetics. - In Science...

### DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

- Biopuces : applications et devenir.

- Microfluidique de gouttes et cristallisation – Génération de cristaux en milieu confiné.

- Intensification des procédés – Introduction.

- Laboratoires sur puce dédiés à la chimie – Principes et caractéristiques.

- Laboratoires sur puce dédiés à la chimie – Conception.

- Microfluidique et formulation – Émulsions et systèmes colloïdaux complexes.

- ...

### NORMES

- Dispositifs microfluidiques – Exigences d’interopérabilité concernant les dimensions, les connexions et la classification initiale des dispositifs - ISO 22916 - 2022

- Systèmes automatisés de manipulation de liquides – Partie 1 : Vocabulaire et exigences générales - ISO 23783-1 - 2022

- Microfluidique – Vocabulaire - ISO 10991 - 2023

- Systèmes automatisés de manipulation de liquides – Incertitude des modes opératoires de mesure - ISO/TR 6037 - 2024

### ANNEXES

- 1 Réglementation

- 2 Annuaire

1 Réglementation

Directive (UE) 2017/1572 de la Commission du 15 septembre 2017 complétant la directive 2001/83/CE du Parlement Européen et du Conseil en ce qui concerne les principes et lignes directrices relatifs aux bonnes pratiques de fabrication pour les médicaments à usage humain (CELEX : 32017L1572) Guide des Bonnes pratiques de fabrication – https://ansm.sante.fr/documents/reference/bonnes-pratiques-de-fabrication-de-medicaments-a-usage-humain

2 Annuaire

Projet européen EMPIR « Establishing metrology standards in microfluidic devices » (MFMET, 20NRM02) : https://mfmet.eu GDR Micro et Nanofluidique : https://www.gdrmicrofluidique.com

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