L’extrusion est une technologie traditionnelle des industries agroalimentaire et des matériaux. Son adaptation à une échelle réduite et dans un format vertical pour des applications dans le domaine de la santé a permis de mettre en évidence son impact majeur sur l’amélioration du confort des patients et sur la réduction des coûts de traitement des grandes pathologies. Il est désormais temps de lever les derniers freins à son utilisation dans l’industrie pharmaceutique et de la déployer à l’échelle mondiale afin de faciliter l’accès, à moindre coût, aux traitements en oncologie grâce à une réduction du nombre de doses, aux traitements contre le paludisme nécessitant moins de principes actifs, ou encore à l’impression 3D d’implants plus performants, pour ne citer que quelques exemples. Une collaboration étroite avec des clients industriels et académiques en Irlande du Nord, en France, en Belgique et au Canada est la voie utilisée pour y arriver. 

Une nouvelle avancée pour une industrie traditionnelle

L’extrusion à chaud (Hot Melt Extrusion, HME) est une technologie de fabrication bien connue depuis près d’un siècle : dans l’industrie agroalimentaire, elle s’est imposée pour sa régularité et son efficacité dans la production de pâtes et de chocolat, et elle est largement utilisée dans d’autres secteurs pour fabriquer et façonner de nombreux matériaux. Pourtant, ce n’est que depuis 2008 qu’elle suscite un véritable intérêt dans l’industrie pharmaceutique.

Plusieurs paramètres compliquent toutefois l’adoption de l’HME dans l’industrie pharmaceutique :

• Les principes actifs pharmaceutiques (API) sont très coûteux et/ou disponibles en quantités limitées ; ils nécessitent donc des équipements de petite taille afin de minimiser et de maîtriser la taille des lots et, par conséquent, les coûts de fabrication.
• Les principes actifs et les excipients, notamment les polymères de grade pharmaceutique fournis par de grands fabricants tels que BASF, Evonik ou Ashland, sont des matériaux sensibles à la température et au cisaillement. Il est donc nécessaire d’agir sur l’ensemble des paramètres du procédé (configuration des vis, vitesse de rotation, pression de fusion) afin d’obtenir un mélange homogène du produit final en évitant toute dégradation.
• Le contrôle des paramètres du procédé avec le plus faible écart possible est essentiel pour étudier les interactions entre le principe actif et les autres composants de la formulation. Par exemple, il a été démontré que la vitamine E TPGS plastifie l’oxyde de polyéthylène et améliore l’absorption des médicaments en abaissant son point de fusion. Cela nécessite donc un dosage précis de l’ensemble des ingrédients du produit, ainsi qu’un contrôle rigoureux de tous les paramètres du procédé.
• Les extrudeuses pharmaceutiques doivent également répondre à des exigences réglementaires strictes : la métallurgie des pièces en contact avec le produit ne doit provoquer ni réaction, ni relargage, ni absorption. Les équipements doivent par ailleurs être configurés de façon à satisfaire aux exigences de nettoyage et de validation des procédés, les fameuses bonnes pratiques de fabrication (GMP ou Good Manufacturing Practices).

Vers une rupture : le pari du format vertical

Mais des avancées majeures restaient nécessaires afin de réduire encore davantage les quantités de principes actifs utilisées, d’améliorer la polyvalence du procédé d’extrusion et de simplifier la conformité aux BPF. Et le format horizontal apparaissait comme un frein à ces améliorations :

• Contamination : l’encombrement des extrudeuses horizontales les expose à des risques élevés de contamination, aussi bien de l’environnement de travail vers le principe actif que du principe actif vers l’environnement de travail, en particulier dans le cas de substances pharmaceutiques hautement actives ;
• Nettoyage : le nettoyage est un élément central du procédé pharmaceutique, l’équipement et la salle de production doivent être entièrement nettoyés avant et après chaque cycle de fabrication. Or, une extrudeuse horizontale en particulier avec un fourreau 40/1 occupe une place certaine, ce qui rend les opérations de nettoyage longues et fastidieuses ;
• Interface opérateur : l’encombrement implique également une interface opérateur plus complexe, en raison des nombreux déplacements nécessaires le long de la ligne d’extrusion.

Rondol Industrie a donc décidé d’investir dans le développement d’un format vertical, que nous avons considéré comme le grand défi d’innovation pour accélérer l’adoption de l’HME par l’industrie pharmaceutique. Nous avons ainsi conçu et breveté notre extrudeuse bi-vis verticale tout-en-un (dépôt du brevet en 2016, obtention du brevet européen en 2019 et du brevet américain en 2021). Le format vertical réduit les risques de contamination et présente une empreinte au sol exceptionnellement faible de 0,5 m², contre 2,5 m² pour les extrudeuses horizontales. La machine est par ailleurs montée sur quatre roues, ce qui permet à une seule personne de la déplacer facilement. À cela s’ajoutent un démarrage plus rapide et plus fluide du processus de mélange, une pression forte et stable pour l’extraction du filament, facilitant ainsi les étapes en aval, et un contrôle du procédé plus précis en temps réel pour les matériaux sensibles à la température.

Nous avons installé notre prototype à l’ESPCI à Paris et, depuis 2021, nos lignes équipent notamment l’Université Queens de Belfast au Royaume-Uni, Seqens en France et aux États-Unis, Corealis Pharma au Canada, et l’Université de Mons en Belgique. Notre propre laboratoire à Nancy exploite également une unité de ce type en coopération avec l’Institut Jean Lamour, une structure commune à l’Université de Lorraine et au CNRS. Les machines conçues et brevetées par Rondol Industrie sont fabriquées en interne, sur notre site de Nancy.

Nos clients industriels et académiques utilisent notamment nos extrudeuses verticales pour :

• la réduction des coûts et des effets secondaires des traitements contre le paludisme infantile ;
• le développement de l’utilisation de l’aspirine en prévention du cancer ;
• l’amélioration de la fabrication des formes orales solides ;
• la fabrication même des matières premières desdites formulations : les excipients et les principes actifs.

Franchir les dernières barrières qui empêchent une véritable industrialisation

Nous avons démontré avec nos clients et partenaires qu’en utilisant une extrudeuse verticale, il est possible de réduire les coûts des soins de santé, et de diminuer les effets secondaires indésirables. Pourtant, nous sommes encore loin d’un déploiement à grande échelle de l’extrusion verticale pour les applications pharmaceutiques. La plupart des grands groupes pharmaceutiques ne sont pas prêts à repenser les formules de médicaments ayant obtenu les autorisations de la U.S. Food and Drug Administration au prix d’investissements de certification importants. Les entreprises qui fabriquent ces formulations, elles, préfèrent aussi amortir leurs équipements actuels, les systèmes dits de “spray drying”, qu’elles ont payé 7 fois le coût d’une ligne d’extrusion verticale équivalente.

Nous devons donc convaincre les acteurs publics que notre technologie peut contribuer à réduire le coût public des systèmes de santé (la France rembourse chaque année près de 41 milliards d’euros de médicaments à l’industrie pharmaceutique) tout en démontrant aux fondations privées que notre technologie améliore considérablement le confort des patients. Nous venons d’ailleurs de déposer, avec Gustave-Roussy, une demande pour financer les essais cliniques de la formulation par extrusion verticale d’un nouveau principe actif pour le traitement des sarcomes pédiatriques – avec l’objectif de réduire drastiquement le nombre de prises quotidiennes.

Et nous devons continuer à financer nos efforts de recherche et de passage à l’échelle industrielle malgré un volume de ventes encore limité dans le secteur pharmaceutique. C’est pourquoi nous avons également développé nos ventes pour d’autres applications industrielles, telles que les fermetures Éclair en petite taille de lots (YKK au Royaume-Uni, au Canada et en France), les systèmes alimentaires personnalisés (Ferrero en Italie), ou encore les composants dits secs pour le stockage de l’énergie (Université de Chicago aux États-Unis).