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La plupart des agents biopharmaceutiques sont aujourd'hui produits dans des cultures de micro-organismes (des bactéries ou des levures, par exemple) ou dans des cellules de mammifères (des cellules de hamster chinois, par exemple). Les protéines dont la structure est simple peuvent être produites dans des bactéries. En revanche, lorsque les protéines sont plus complexes, les bactéries ne disposent plus des accessoires nécessaires pour les synthétiser. De nombreuses protéines humaines ne peuvent donc pas être produites à l'aide de bactéries. Dans ce cas, la seule solution qui reste consiste à recourir aux cellules de mammifères. Celles-ci peuvent par exemple équiper des protéines de résidus glucidiques, ce dont de nombreuses protéines humaines ont besoin pour être actives. Toutefois, la production fondée sur des cellules de mammifères présente un inconvénient : reproduire des cellules de mammifères est une tâche délicate; ces cellules sont en effet plus difficiles à cultiver parce qu'elles réagissent plus rapidement aux influences extérieures (par exemple aux changements de température). Une fois que l'on a pris la décision de recourir à des lignes cellulaires de mammifères ou de bactéries, on peut entamer la production. Celle-ci comporte les étapes suivantes:
Culture
Les cellules sont d'abord multipliées dans de petits bioréacteurs (fermenteurs) contenant une solution nutritive (illustration 3.1). La durée de la multiplication dépend du cycle de croissance des cellules. Les cellules de E. coli se divisent toutes les 20 minutes. En l'espace de 24 heures et dans des conditions idéales, une seule et unique cellule peut donc produire 4,7 x 1021 descendants. Les cellules de mammifères ne se divisent toutefois en moyenne qu'une fois par 24 heures.
Fermentation
C'est durant cette phase qu'a lieu la véritable production de principe actif. Pendant ce processus, les cellules sont transvasées plusieurs fois dans des fermenteurs de plus grande taille. Plus les fermenteurs sont grands, plus il devient toutefois difficile d'obtenir partout dans la cuve les mêmes conditions (illustration 3.2).
Purification
Une fois terminée la phase de production, il faut séparer la protéine souhaitée du reste du matériel cellulaire et de la solution nutritive. Dans le cas le plus simple, la protéine quitte la cellule. Elle est ensuite séparée du reste par centrifugation ou filtration et purifiée. Lorsque la protéine demeure dans la cellule, la paroi cellulaire est brisée avant que ne commence la purification.
Formulation
Au cours des dernières étapes, le produit biopharmaceutique est transformé en une forme stable (comprimé, par exemple), conditionné et préparé pour le transport.
Chaque installation est unique
Toute grande installation destinée à la production d'agents biopharmaceutiques est pratiquement unique. Les chercheurs doivent longtemps tâtonner pour finir par trouver les bons réglages pour le produit biopharmaceutique concerné. Toute modification du flux de production se répercute sur la quantité finalement produite. Il existe par exemple une différence en fonction de la nourriture que l'on donne aux cellules. Le processus fait le produit, a-t-on coutume de dire.