Une professeure de la HEI publie un article dans la revue « Analytical Methods »

Un article écrit par Franka Kalman et son équipe de l’Institut technologies du vivant (HEI) de la HES-SO Valais-Wallis a été publié dans l’influente revue Analytical Methods de la Royal Society of Chemistry. Elle présente une nouvelle méthode chimique pour détecter les endotoxines. 

La méthode chimique développé par l’équipe de Franka Kalman permet d’identifier rapidement une petite molécule rare présente presque exclusivement dans les endotoxines. Ce test permettrait ainsi de mesurer des endotoxines de manière facilement automatisable et qui ne mette pas en danger la population déclinante de limules. Cet animal marin possède un sang de couleur bleue aux propriétés antibactériennes très utiles pour l’identification actuelle des endotoxines par le test LAL (Limulus Amebocyte Lysate), l’un des deux seuls qui soit actuellement reconnu par la FDA (Food and Drug Administration, USA) et l’EMA (European Medicines Agency).

Cette nouvelle méthode permettrait ainsi aux entreprises pharmaceutiques de pouvoir tester les médicaments qu’ils désirent mettre sur le marché avec une marge d’erreur de seulement 10%, contre 50 – 200 % pour le test LAL actuel. En outre, il permettrait de le faire pour un prix très inférieur à celui du LAL en utilisant un équipement de laboratoire classique.

3 questions à Franka Kalman :

Comment fonctionne la méthode que vous avez développé ? 

Tout d’abord, il est très difficile de quantifier les endotoxines, car ce sont des molécules très complexes et hétérogènes. Généralement, elles sont identifiées par des tests biologiques, comme le test LAL.

Or, toutes les endotoxines contiennent en leur centre un petit sucre acide très rare, appelé KDO, qui n’existe presque uniquement que dans ces molécules-là. Grâce à un traitement acide optimisé, nous découpons ce petit sucre acide dans la grande et complexe molécule d'endotoxine. Ensuite, nous le faisons réagir avec le marqueur de fluorescence DMB pour permettre une détection sensible de la KDO. Finalement, nous calculons la teneur moyenne en endotoxines dans l’échantillon.

Ce test est rapide, il comporte un taux d’erreur très faible et est bien meilleur marché que les tests sur les animaux (qui présentent un taux d’erreur allant jusqu'à 200 %, ce qui est typique des tests biologiques).

Pourquoi est-ce important selon vous ? 

Les endotoxines sont omniprésentes dans notre environnement, mais aussi dans les médicaments qui n’ont pas été purifiées. Lorsqu'elles pénètrent dans notre circulation sanguine, elles peuvent être très nocives, provoquer une septicémie et même entraîner la mort. C'est pourquoi les autorités sanitaires du monde entier réalisent des contrôles très stricts afin de s’assurer que des endotoxines ne sont pas présentes dans les préparations pharmaceutiques.

Or, dans une culture cellulaire, elles sont présentes à des niveaux de concentration très élevés. Les fabricants de médicaments biopharmaceutiques doivent donc mettre au point des procédures de purification de leurs médicaments pour se débarrasser des endotoxines. Ce processus est aussi coûteux que fastidieux, car aujourd’hui il n'existe pas d'outils de mesure simples, économiques et faciles à utiliser. Il y a donc là une vraie préoccupation des autorités sanitaires et des sociétés pharmaceutiques. C'est l'une des raisons majeures pour lesquelles les tests d'endotoxines font l'objet d'un débat aussi intense aujourd'hui, outre l'utilisation du sang d'un animal préhistorique. Je pense donc que nous travaillons dans un domaine très intéressant et stimulant de la science appliquée. Disons que nous voulons créer un test d'endotoxine adapté au 21e siècle.

Allez-vous développer un test à destination de l’industrie pharmaceutique ? 

Oui, nous désirons mettre au point un kit de quantification des endotoxines qui soit bon marché et facile à utiliser dans l'industrie pharmaceutique. Pour y parvenir, il nous faut encore réaliser de nombreuses mesures comparatives entre le test biologique LAL et notre méthode de test chimique. Jusqu'à présent, nous pouvons montrer une très forte corrélation (c'est-à-dire les mêmes résultats) entre les deux méthodes, même dans des matrices très complexes comme les formulations pharmaceutiques.

En outre, dans le cadre d'un projet Innosuisse, nous développons en coopération avec la société saint-galloise FILTROX de nouveaux filtres combinés de clarification et d'élimination des endotoxines. Ceux-ci pourront être utilisés pour éliminer à grande échelle les endotoxines des bioréacteurs pharmaceutique. Aujourd’hui, c'est une tâche difficile et couteuse. Si nous réussissons, la purification industrielle des médicaments biopharmaceutiques sera beaucoup plus efficace et bien plus économique qu'elle ne l'est actuellement.

Référence de l’article : 

B. Bucsella, A. Hoffmann, M. Zollinger, F. Stephan, M. Pattky, R. Daumke, F. J. Heiligtag, B. Frank, M. Bassas-Galia, M. Zinn and F. Kalman, “Novel RP-HPLC based assay for selective and sensitive endotoxin quantification”, Anal. Methods, 2020, 12, 4621; DOI: 10.1039/d0ay00872a (2020)