Sciences · Chimie
La chimie des médicaments
Un médicament associe un principe actif, la molécule qui agit sur l’organisme, à des excipients qui facilitent sa prise. La chimie permet d’extraire, de synthétiser, de modifier et de contrôler ces molécules.
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Pendant des millénaires, les remèdes ont été des plantes, des minéraux ou des extraits animaux. Au XIXᵉ siècle, les chimistes ont appris à isoler les molécules responsables de leur effet, puis à les fabriquer et à les améliorer. Aujourd’hui, la plupart des médicaments courants sont des petites molécules issues de la chimie organique de synthèse, tandis qu’une part croissante est constituée de grosses molécules biologiques, comme les anticorps produits par des cellules vivantes.
Les composants d’un médicament
| Composant | Rôle | Exemples |
|---|---|---|
| Principe actif | effet thérapeutique | paracétamol, ibuprofène, amoxicilline |
| Diluants, liants | donner du volume et de la cohésion au comprimé | lactose, cellulose microcristalline, amidon |
| Désintégrants | faire éclater le comprimé dans l’estomac | amidon, croscarmellose |
| Enrobage | masquer le goût, protéger de l’acidité gastrique, ralentir la libération | polymères, sucre |
| Conservateurs, arômes, colorants | stabilité et acceptabilité | parabènes, arômes fruités |
Certains excipients sont dits « à effet notoire » (lactose, aspartame, alcool…) : ils doivent figurer sur la notice car ils peuvent poser problème à certains patients.
D’où viennent les principes actifs ?
Des molécules naturelles
| Molécule | Source naturelle | Usage |
|---|---|---|
| Morphine | pavot à opium | douleurs intenses ; isolée vers 1804-1805 par Friedrich Sertürner |
| Quinine | écorce de quinquina | paludisme ; isolée en 1820 par Pelletier et Caventou |
| Digoxine | digitale | insuffisance cardiaque |
| Pénicilline | moisissure Penicillium | antibiotique ; découverte par Alexander Fleming en 1928 |
| Paclitaxel (Taxol) | if du Pacifique | cancers |
| Artémisinine | armoise annuelle | paludisme ; prix Nobel 2015 de Tu Youyou |
Des molécules hémisynthétiques
On part d’une molécule naturelle et on la modifie pour améliorer son efficacité ou sa tolérance. L’exemple fondateur est l'aspirine : l’acide salicylique, dérivé du saule et de la reine-des-prés, était efficace mais très irritant pour l’estomac. En 1897, chez Bayer, Felix Hoffmann en synthétise une forme acétylée, l’acide acétylsalicylique, mieux tolérée, commercialisée en 1899. De nombreuses pénicillines modernes (amoxicilline) sont aussi hémisynthétiques.
Des molécules entièrement synthétiques
Le paracétamol, l’ibuprofène, la plupart des antihypertenseurs, des anxiolytiques ou des antiviraux sont fabriqués à partir de petites molécules simples, souvent issues de la pétrochimie, en plusieurs étapes de synthèse.
Des médicaments biologiques
L’insuline, les vaccins, les anticorps monoclonaux et les hormones de croissance sont des protéines ou des assemblages complexes produits par des bactéries, des levures ou des cellules modifiées par génie génétique. Leur copie s’appelle un biosimilaire.
Comment agit un principe actif ?
La plupart des médicaments agissent en se fixant sur une cible biologique, souvent une protéine, à la manière d’une clé dans une serrure :
| Type de cible | Mode d’action | Exemple |
|---|---|---|
| Enzyme | inhibition de son activité | l’aspirine et l’ibuprofène bloquent les cyclo-oxygénases, enzymes qui fabriquent les prostaglandines de l’inflammation |
| Récepteur | activation (agoniste) ou blocage (antagoniste) | la morphine active les récepteurs opioïdes ; les bêtabloquants bloquent les récepteurs de l’adrénaline |
| Canal ionique | ouverture ou fermeture | anesthésiques locaux sur les canaux sodium |
| Transporteur | blocage | certains antidépresseurs sur les transporteurs de la sérotonine |
| Constituant bactérien | destruction ou blocage | la pénicilline empêche la construction de la paroi des bactéries |
La forme exacte de la molécule compte : deux énantiomères (molécules images l’une de l’autre dans un miroir) peuvent avoir des effets très différents. Le drame de la thalidomide, à la fin des années 1950, a provoqué des milliers de malformations chez des nouveau-nés et a conduit à renforcer considérablement les contrôles des médicaments.
De la molécule au médicament
| Étape | Durée indicative | Contenu |
|---|---|---|
| Recherche | plusieurs années | identification d’une cible, criblage de milliers de molécules, optimisation chimique |
| Études précliniques | 1 à 5 ans | tests sur cellules et animaux : efficacité, toxicité, devenir dans l’organisme |
| Essais cliniques phase I | — | petit nombre de volontaires : tolérance, dose |
| Phase II | — | patients : efficacité, dose optimale |
| Phase III | — | centaines à milliers de patients, comparaison avec le traitement de référence |
| Autorisation de mise sur le marché | — | délivrée par l’Agence européenne des médicaments ou l’ANSM en France |
| Pharmacovigilance (phase IV) | toute la vie du produit | surveillance des effets indésirables |
Le développement complet dure souvent plus de dix ans, et seule une petite fraction des molécules candidates aboutit à un médicament.
Fabrication et contrôle
La synthèse industrielle d’un principe actif enchaîne des réactions, des purifications (cristallisation, chromatographie) et des contrôles de pureté très stricts. Les industriels cherchent aussi à réduire solvants et déchets, très importants dans ce secteur (voir la chimie verte).
Les génériques
Quand le brevet d’un médicament expire (en général vingt ans après son dépôt, avec des prolongations possibles), d’autres laboratoires peuvent produire des génériques : même principe actif, même dosage, même forme, avec une bioéquivalence démontrée. Les excipients peuvent différer.
Questions fréquentes
Un médicament naturel est-il moins dangereux ?
Non. La morphine, la digoxine ou la colchicine sont naturelles et très toxiques à forte dose. C’est la dose qui fait le poison ; tout médicament doit être pris selon la prescription ou la notice, et l’avis d’un médecin ou d’un pharmacien.
Quelle différence entre principe actif et médicament ?
Le principe actif est la molécule qui agit. Le médicament est le produit fini : principe actif, excipients, forme (comprimé, sirop, injection), dosage et conditionnement.
Pourquoi les antibiotiques n’agissent-ils pas sur les virus ?
Ils visent des structures propres aux bactéries, comme leur paroi ou leurs ribosomes, que les virus ne possèdent pas. Voir virus et bactéries.