Laboratoire des Sciences de l'Image de l'Informatique et de la Télédetection UMR CNRS ULP

Christelle Gendrin

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédetection, UMR-7005 CNRS – ULP Entreprise pharmaceutique F. Hoffmann-La Roche, Bâle, Suisse N° d'ordre : École Doctorale Mathématiques, Sciences de l'Information et de l'Ingénieur ULP – INSA – ENGEES THÈSE présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur – Strasbourg I Discipline : Electronique, électrotechnique, automatique (spécialité traitement d'image) par Christelle GENDRIN Chemical imaging and chemometrics for the analysis of pharmaceutical solid dosage forms Soutenue publiquement le 13 Novembre 2008 Membres du jury Directeur de thèse : M. Ernest Hirsch Professeur des universités ULP, Strasbourg Rapporteur interne : M. Jihad Zallat Professeur des universités ULP, Strasbourg Rapporteur externe : M. Dominique Bertrand Directeur de recherche INRA, Nantes Rapporteur externe : M. Ludovic Duponchel Professeur des universités USTL, Lille Examinateur : M. Christophe Collet Professeur des universités ULP, Strasbourg Examinateur : M. Yves Roggo Docteur F. Hoffmann-La Roche, Bâle

• qualité


• thésard du laboratoire


• nantes rapporteur externe


• zallat professeur des universités ulp


• professeur des universités ulp


• jihad zallat


• industrie pharmaceutique


• directeur de la recherche

Sujets

• Fischer
• Louis Pasteur University
• Helsinki
• Hirsch
• Collet
• Bubendorf
• Bertrand
• Université d'Helsinki

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 novembre 2008
• Nombre de lectures: 111
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

N° d’ordre :


École Doctorale Mathématiques, Sciences de l'Information et de
l'Ingénieur
ULP – INSA – ENGEES
THÈSE
présentée pour obtenir le grade de



Docteur de l’Université Louis Pasteur – Strasbourg I
Discipline : Electronique, électrotechnique, automatique
(spécialité traitement d'image)

par


Christelle GENDRIN



Chemical imaging and chemometrics
for the analysis of pharmaceutical solid dosage forms
Soutenue publiquement le 13 Novembre 2008


Membres du jury
Directeur de thèse : M. Ernest Hirsch Professeur des universités ULP, Strasbourg
Rapporteur interne : M. Jihad Zallat Professeur des universités r externe : M. Dominique Bertrand Directeur de recherche INRA, Nantes
Rapporteur externe : M. Ludovic Duponchel Professeur des universités USTL, Lille
Examinateur : M. Christophe Collet s ULP, Strasbourg M. Yves Roggo Docteur F. Hoffmann-La Roche, Bâle
Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédetection,
UMR-7005 CNRS – ULP
Entreprise pharmaceutique F. Hoffmann-La Roche, Bâle, Suisse
Remerciements
Ce manuscrit, résultat de trois ans de travail, est achevé. Il est temps maintenant de remercier
toutes les personnes qui ont accompagné ce travail et ont ainsi contribué, par leur présence,
conseils et soutien, à la réussite de ce projet de thèse.
Ce travail a été effectué au sein de laboratoire "Process Robustness Support" de l'entreprise
F. Hoffmann-La Roche en collaboration avec le Laboratoire des Sciences de L'image, de
l'Informatique et de la Télédetection" (UMR CNRS 7005) de l'université Louis Pasteur de
Strasbourg.
J'adresse tout naturellement mes premiers remerciements à Yves Roggo, mon encadrant chez
F. Hoffmann- La Roche. Merci pour les conseils, les exigences, qui m'ont poussée à donner le
meilleur de moi-même pour ces travaux de recherche. Bien sûr il y a eu des moments plus
difficiles où nous n'étions pas d'accord sur la démarche à adopter mais finalement la volonté
commune de mener à bien le projet a pris le dessus et au final les résultats sont là !
Ensuite, je remercie Christophe Collet d'avoir bien voulu diriger cette thèse et pour les conseils
prodigués tout au long de ces trois ans. Je remercie également Ernest Hirsch d'avoir pris le
relais quand cela fut nécessaire.
Cette thèse n'aurait pas été réalisable sans la mise à disposition des moyens financiers et
matériels, aussi je remercie Dr. Rolf Altermatt, responsable du contrôle qualité des formes
solides, Dr. Anton Fischer responsable du laboratoire PRS, et aussi Dr. Michel Ulmschneider.
Je remercie également Dominique Bertrand, Ludovic Duponchel et Jihad Zallat d'avoir
accepté d'être rapporteurs de ce travail.
Des scientifiques de divers disciplines ont pris de leur temps afin de m'expliquer méthodes,
algorithmes ou encore procédés. Prof. Pentti Paatero de l'université de Helsinki en fait parti. Je
le remercie tout particulièrement pour son accueil chaleureux chez lui, à Helsinki et son aide
précieuse pour comprendre les bases de la méthode PMF. Je remercie également sa femme qui
nous a préparé de bonnes spécialités de là-bas pour pouvoir poursuivre nos réflexions tout au
long de la journée. Puis, je remercie Dr. Anni Pabst, pour ses explications relatives au
Christelle Gendrin November 2008 Page i Remerciements
développement de nouvelles formes pharmaceutiques, pour son intérêt des nouvelles
méthodes d'analyses telles que l'imagerie chimique, et pour les corrections de certaines
publications.
Enfin, mon projet de thèse aurait été beaucoup plus fastidieux si l'ambiance de travail n'avait
pas été détendue. Je me dois donc de remercier ici tous mes collègues du laboratoire avec
lesquels les moments autour d'une pause café ont été des plus agréables. Je remercie donc tout
d'abord les personnes présentes à mes débuts : Aurélie et Nadine qui m'ont accueillie au sein
du laboratoire et orientée dans les premières semaines et aussi Hélène, stagiaire en même
temps que moi. Puis, Merlinda et Caroline pour leur gentillesse et aussi leur disponibilité
quand j'avais besoin de mesures supplémentaires pour une étude ou l'autre. Klara pour les
discussions "philosophiques" et parties de badminton et enfin, Matthieu, pour les discussions
"moins" philosophiques. Merci aussi aux thésards du laboratoire, Pascal et Lene pour les
échanges scientifiques et surtout Carmen qui m'a apporté soutien et conseils. Je remercie aussi
Jérôme, qui a participé à mon travail en produisant les comprimés nécessaires pour la
quantification, pour son travail sérieux et puis sa bonne humeur.
Je voudrais encore remercier toutes les personnes que j'ai croisées chez F. Hoffmann-La Roche
et qui m'ont encouragée. Je pense particulièrement à nos collègues du laboratoire infrarouge :
André Bubendorf qui nous fait part de sa grande expérience, Monira Siam avec qui j'ai
travaillé sur certains projets et qui m'a donné quelques contacts pour la suite, Claire pour nos
bavardages intarissables sur la Chine.
Bien sûr je remercie toute ma famille pour le soutien moral.
Enfin et pardessus tout je remercie Alexandre, mon fiancé, qui est là, à mes côtés, me soutient
m'encourage, me supporte, me gronde, m'apporte joie et bonheur, me rend la vie plus facile et
plus rose.
Page ii November 2008 Christelle Gendrin
Résumé français
1. Contexte de la thèse
Des systèmes d'imagerie hyperspectrale ont été mis sur le marché pour l'analyse chimique
microscopique et macroscopique. Constitués d'un détecteur plan présentant une matrice de
pixels, ou d'un détecteur point lié à une plateforme mobile, ils peuvent acquérir des spectres
localisés spatialement (figure 1). Les données générées ont donc deux dimensions spatiales et
une dimension spectrale, formant ainsi un cube de données. Elles permettent à la fois
l'identification des constituants des échantillons et la visualisation de leur distribution spatiale.
L'industrie pharmaceutique s'est vivement intéressée à ce nouveau mode d'analyse chimique.
En effet, l'homogénéité des différents constituants est essentielle pour la qualité globale des
comprimés pharmaceutiques. Par exemple, un mélange non homogène peut engendrer des
problèmes au niveau de la production des comprimés comme une adhérence de la poudre sur
les poinçons de la presse, ou produire des comprimés n'ayant pas la quantité nominale en
Principe Actif (PA), la molécule soignant la maladie, ou encore amener des différences de
dissolution et donc influencer l'efficacité du principe actif. De plus, depuis 2002,
l'administration américaine imposant les normes de qualité sur les produits pharmaceutiques
et alimentaires, La Food and Drug Administration (FDA), promeut la mise en place d'outils de
suivi de la production et de contrôle qualité tout au long de la chaîne de fabrication, lançant
ainsi l'initiative PAT (Process Analytical Technology). Afin d'améliorer la qualité de leur
production et de diminuer le nombre de lots rejetés, les industries pharmaceutiques suivent
aujourd'hui ces instructions et tendent à implémenter des nouveaux outils de contrôle. Pour
ces raisons, les systèmes d'imagerie chimique non destructifs ont toute leur place dans
l'industrie pharmaceutique.
Christelle Gendrin November 2008 Page iii Résumé français

Figure 1. Schématisation du cube de données acquis par imagerie proche infrarouge.
2. Imagerie proche infrarouge
La spectroscopie proche infrarouge (SPIR) fait partie, avec la spectroscopie infrarouge et
Raman de la spectroscopie dite vibrationnelle apparaissant entre 750 nm et 1000 μm. Comme
son nom l'indique, la spectroscopie vibrationnelle permet la caractérisation d'un échantillon
par la détection des fréquences de vibrations des molécules. L'avantage de la spectroscopie
proche infrarouge est tout d'abord une mesure non destructive, de plus les échantillons ne
requièrent pas de préparation. L'inconvénient est la difficulté de l'interprétation spectrale et la
nécessité d'utiliser des méthodes mathématiques et statistiques, ou également appelées
méthodes chimiométriques. De plus, un cube de données peut contenir plusieurs milliers de
spectres suivant la taille du détecteur. Il