L’azote dans l’industrie pharmaceutique

Remerciements

Sommaire

1° Présentation de l\’azote

2° Norme et recommandations de la Pharmacopée Europeene

3° Differents process de fabrication:

  -liquefaction

  -distillation

4° les impuretes et contaminants de l’azote

5° application et intégration dans les process de l\’industrie pharmaceutique selon les Bonnes Pratiques de Fabrication BPF

Introduction

Bonjour,

Je suis le rédacteur de ce travail. Celui-ci n’est pas complet. Il suppose que vous m’aiguillez davantage pour savoir s’il répond à votre besoin. Je ne suis pas pharmacologue. Je suis à votre disposition pour mener à bien ce projet. Pour ce faire, merci de prendre contact au 0617121883 ou sur delaunayseb@hotmail.com

Cordialement.

PARTIE I – PRESENTATION GENERALE DE L’AZOTE

1. Présentation de l’azote l’élément physique

1.1. Historique

L’azote fut découvert en 1772 par Daniel Rutherford, mais c’est Lavoisier qui, en 1786, l’isola et lui donna son nom du grec “a”, privatif et de “zoe”, la vie, du fait que contrairement à l’oxygène, il n’entretient pas la vie des animaux.

Le nom latin « nitrogenium » provient du grec nitron gennan, ou « formateur de salpêtre » dont le nom scientifique de cette dernière est le nitrate de potassium. En outre, le terme anglais pour désigner l’azote est nitrogen qui correspond au nitrogène français.

C’est la raison pour laquelle le symbole chimique N a été attribué à l’azote dans la classification des éléments de Mendeleïev Malgré tout,  l’appellation azote reste la plus fréquente..

1.2. Propriétés atomiques

L’azote désigne un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7.

Dans le langage courant, l’azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de l’atmosphère terrestre, représentant presque les 4/5e de l’air.

L’azote est le 34e élément constituant la croûte terrestre par ordre d’importance.

Général

Nom, Symbole, Numéro Azote, N, 7

Série chimique Non-métaux

Groupe, Période, Bloc 15 (VA), 2, p

Masse volumique

1,2506 kg/m3

Couleur Incolore

Propriétés atomiques

Masse atomique

14,0067 u

Rayon atomique (calc) 65 (56) pm

Rayon de covalence 75 pm

Rayon de van der Waals 155 pm

Configuration électronique [He]2s22p3

Électrons par niveau d’énergie

2, 5

État(s) d’oxydation +3,5,4,2,0,-3

Oxyde Acide fort

Structure cristalline Hexagonale

1.2. Propriétés physiques

À la pression atmosphérique normale :

– l’azote se condense (ou se vaporise) à − 196°C ;

– sa viscosité est de 1,75×10-5 Pas à 20°C ;

– sa solubilité dans l’eau à pression atmosphérique, égale à 22,0×10-6 mol/L à 15°C, est la moitié de celle de l’oxygène.

Propriétés physiques

État ordinaire Gaz

Température de fusion

63,14 K

Température de vaporisation 77,35 K

Énergie de fusion 0,3604 kJ/mol

Énergie de vaporisation 2,7928 kJ/mol

Volume molaire 13,54×10-3 m3/mol

Pression de la vapeur

ND

Vélocité du son

334,5 m/s à 20 °C

1.3. Le cycle de l’azote

1.3.1. Le cycle de l’azote

Si la vie sur terre influence profondément la composition de l’atmosphère en produisant du dioxyde de carbone CO2 et du méthane CH4 à travers les processus de la respiration et la fermentation reliés au recyclage du carbone, elle a aussi influencé la composition de l’atmosphère à travers le recyclage de l’azote.

1.3.1.1. La présence naturelle d’azote

On trouve l’azote

– Sous forme gazeuse neutre et incolore : principalement dans l’atmosphère ; en effet, dont il représente 78 % de son volume respiré.

– dans la croûte terrestre en quantité limitée (nitrates, etc…) ;

– sous forme organique (dans les plantes et organismes vivants ou morts qui forment l’humus) ;

– sous forme minérale (ammoniac) lui permettant de contribuer à la fertilité du sol.

Ce gaz est le premier en importance dans l’atmosphère terrestre (78%). Il s’y trouve sous sa forme moléculaire normale diatomique N2, un gaz relativement inerte (peu réactif). Les organismes ont besoin d’azote pour fabriquer des protéines et des acides nucléiques, mais la plupart ne peuvent utiliser la molécule N2. Ils ont besoin de ce qu’on nomme l’azote fixée dans lequel les atomes d’azote sont liés à d’autre types d’atomes comme par exemple à l’hydrogène dans l’ammoniac NH3 ou à l’oxygène dans les ions nitrates NO3-

1.3.1.2. Le cycle de l’azote

Le cycle de l’azote est très complexe; le schéma suivant en présente une simplification. Cinq processus sont impliqués dans le recyclage de l’azote :

– l’assimilation ;

– la dégradation ;

– la fixation de l’azote diatomique N2 ;

– la nitrification ;

– la dénitrification.

Réactions biologiques impliquant les composés azotés

1.3.2. Les différents processus

1.3.2.1. L’assimilation

L’assimilation de l’azote inorganique se fait par la consommation de l’ammonium ou du nitrate dissous dans le milieu. L’ammonium est la forme préférentiellement assimilée par les micro-organismes (bactéries et champignons), alors que le nitrate est la forme préférentiellement assimilée par les végétaux (plantes et algues supérieures). Les animaux tirent leur azote organique de la consommation d’autres organismes (animaux, végétaux ou bactéries).

1.3.2.2. La dégradation

La dégradation de l’azote organique libère de l’ammonium. L’alimentation des animaux, et aussi celle de nombreux micro-organismes, est en général « trop riche » en azote et cet excédent d’azote est excrété sous forme d’ammonium (ou d’urée qui est rapidement dégradée en ammonium)

{Norg} —> {Corg} + NH4+

Ces réactions libèrent la partie carbonée des molécules Corg qui est ensuite décomposée en gaz carbonique et en « équivalent réducteur », que les microbiologistes notent par <H>

{Corg} —> CO2 + <H>

Un « équivalent réducteur » représente un électron accompagné d’un proton (ce qui correspond à un atome d’hydrogène) qui sont transportés par une molécule ad hoc. Les détails biochimiques ne nous intéressent pas et cette notation est bien pratique pour ça. Ces équivalents réducteurs sont destinés à être consommés par la respiration qui permet aux cellules de se procurer l’énergie dont elles ont besoin.

4<H> + O2 —> 2 H2O + énergie

1.3.2.3. La fixation de l’azote

La fixation de l’azote correspond à la conversion de l’azote atmosphérique en azote utilisable par les plantes et les animaux. Elle se fait par certaines bactéries qui vivent dans les sols ou dans l’eau et qui réussissent à assimiler l’azote diatomique N2. Il s’agit en particulier des cyanobactéries et de certaines bactéries vivant en symbiose avec des plantes (entre autres, des légumineuses).

La réaction chimique type est:

Dans les sols où le pH est élevé, l’ammonium se transforme en ammoniac gazeux:

La réaction nécessite un apport d’énergie de la photosynthèse (cyanobactéries et symbiotes de légumineuses). Cette fixation tend à produire des composés ammoniaqués tels l’ammonium NH4+ et son acide conjugé l’ammoniac NH3. Il s’agit ici d’une réaction de réduction qui se fait par l’intermédiaire de substances organiques notées {CH2O} dans l’équation 1.

1.3.2.4. La nitrification

La nitrification transforme les produits de la fixation (NH4+, NH3) en NOx (soient NO2- et NO3-), des nitrites et nitrates. C’est une réaction d’oxydation qui se fait par catalyse enzymique reliée à des bactéries dans les sols et dans l’eau.

La réaction en chaîne est de type:

soit:

1.3.2.5. La dénitrification

La dénitrification retourne l’azote à l’atmosphère sous sa forme moléculaire N2, avec comme produit secondaire du CO2 et de l’oxyde d’azote N2O, un gaz à effet de serre qui contribue à détruire la couche d’ozone dans la stratosphère. Il s’agit d’une réaction de réduction de NO3- par l’intermédiaire de bactéries transformant la matière organique. La réaction est de type :

L’activité humaine contribue à l’augmentation de la dénitrification, entre autres, par l’utilisation des engrais qui ajoutent aux sols des composés ammoniaqués (NH4+, NH3) et des nitrates (NO3-). L’utilisation des combustibles fossiles dans les moteurs ou les centrales thermiques transforme l’azote en oxyde d’azote NO2-. Avec N2 et CO2, la dénitrification émet dans l’atmosphère une faible quantité d’oxyde d’azote N2O. La concentration de ce gaz est faible, 300 ppb (parties par milliard). Cependant, il faut savoir qu’une molécule de N2O est 200 fois plus efficace qu’une molécule de CO2 pour créer un effet de serre. On évalue aujourd’hui que la concentration en N2O atmosphérique augmente annuellement de 0.3% et que cette augmentation est pratiquement reliée entièrement aux émissions dues à la dénitrification des sols. Les études des carottes glaciaires de l’Antarctique ont montré que la concentration en N2O atmosphérique était de 270 ppb à la fin du dernier âge glaciaire (il y a 10 000 ans) et que cette concentration s’est maintenue à ce niveau jusqu’à l’ère industrielle où elle a fait un bond pour atteindre son niveau actuel de 300 ppb; une augmentation de 11%.

2. Les usages de l’azote

2.1. Les usages non médicinaux

2.1.1. Industrie chimique

L’azote peut être utilisé pour :

– inerter, c’est-à-dire rendre une substance dangereuse inerte ;

– le stockage, afin de protéger les matières premières ou produits finis liquides de la formation de peroxydes et/ou de gomme, ou de la contamination par des composés oxygénés ;

– la régénération des lits d’épuration (alumine et tamis moléculaire) ;

– la préparation de catalyseurs et le transport des poudres de polymère ;

– l’évacuation de la chaleur dégagée dans les réacteurs à lit fluidisé ;

– le contrôle de la température dans des réacteurs.

2.1.2. Alimentaire et boissons

Les domaines alimentaires sont également concernés par l’emploi de l’azote au titre de ses deux formes :

– l’azote liquide est le fluide cryogénique le plus utilisé pour refroidir, congeler ou stocker des produits alimentaires ;

– l’azote gazeux est très couramment utilisé en contact avec les denrées alimentaires pour éviter l’oxydation ou la croissance des micro-organismes. Des atmosphères modifiées préservent et protègent les aliments (azote pur ou mélangé avec le CO2) (§ ALIGAL™).

2.1.3. L’industrie

Les usages industriels de l’azotes sont très nombreux comme la liste ci-après en témoigne :

– la fabrication du verre plat de façon à créer une atmosphère réductrice au-dessus du bain d’étain qui le constitue ;

– les gaz de purge, de séchage ou d’inertage d’analyseurs ou de réacteurs ou des installations pétrochimiques ;

– le soudage, coupage et la projection thermique ;

– le traitement thermique de divers métaux ;

– pour supprimer l’oxygène et éliminer ou diminuer l’oxydation ;

– en tant que milieu de refroidissement durant les essais climatiques des composants électroniques ;

– le moulage par injection des automobiles à assistance gazeuse qui requiert des pressions comprises entre 10 bar et 200 bar et une teneur en azote de 98 à 99,9 %. Le gonflage des pneus à l’azote permet d’en augmenter la durée de vie et de diminuer le recyclage et le traitement de ce type de déchets ;

– le transport pneumatique de charbon ou d’autres matériaux pulvérulents inflammables.

Mais son usage est également répandu dans le domaine pharmaceutique, conformément à l’objet de ce mémoire.

2.2. Les usages médicinaux et pharmaceutiques

2.2.1. La médecine vétérinaire

2.2.1.1. L’insémination artificielle

Depuis 1948 on pratique l’insémination artificielle des bovins en Belgique. A cette époque, on ne pouvait garder le sperme du taureau que quelques jours dans le mélange carboglace-alcool car, dans ces conditions, les spermatozoïdes se détruisent assez vite.

A partir de 1964, les centres d’insémination artificielle utilisent la technique de cryogénation dans l’azote liquide. On recueille la semence, on l’analyse et on l’injecte dans des paillettes en matière plastique ; le nom du taureau est imprimé sur chaque paillette. Des séries de 175 paillettes sont placées dans des cylindres plongés dans un container d’azote liquide. Les paillettes restent d’abord pendant une dizaine de minutes à une température comprise entre -80 °C et -100 °C. A cette dernière température, toute forme de métabolisme est arrêtée et les semences ainsi congelées peuvent être conservées aussi longtemps que l’on veut.

Les paillettes peuvent être échangées entre les différents centre belges et étrangers. Chaque centre approvisionne les vétérinaires agréés. Un des avantages essentiels de cette méthode consiste à pouvoir utiliser au mieux pendant un temps illimité, les meilleurs taureaux reproducteurs de n’importe quel pays.

2.2.1.2. La conservation embryonnaire

Depuis 1972, les essais de conservation d’embryons de mammifères (bovins, ovins, rats, souris, lapins) se sont développés. La constitution de banques d’embryons a déjà permis de grands progrès en biologie, en génétique, en médecine et en zootechnie.

2.2.2. La santé

De manière plus directe, l’azote a des usages multiples dans le domaine de la santé en ce qui concerne :

– la conservation à basse température de tissus vivants et de cellules (sang, des globules rouges, des plaquettes, de moëlle épinière, de sperme, de peau, d’yeux, de dents et d’embryons) ;

– le gaz porteur en chromatographie en phase gazeuse pour les analyses et la maîtrise de la qualité en milieux industriel et hospitalier ;

-le gaz de fond des mélanges servant à étalonner les analyseurs des gaz des procédés ou de l’environnement ;

– l’inertage, le cryo-broyage, la lyophilisation, le séchage, le transfert en phase liquide des produits ou des intermédiaires de synthèse; la cryo-condensation des effluents gazeux et le stockage à basse température.

3. Les produits pharmaceutiques dérivés de l’azote

3.1. Le monoxyde d’azote

3.1.1. Présentation moléculaire

Le monoxyde d’azote, oxyde azotique, oxyde nitrique ou NO est un composé chimique gaz comprime incolore formé d’un atome d’oxygène et d’un atome d’azote. C’est un gaz dans les conditions normales de pression et de température.

C’est un important neurotransmetteur chez les mammifères et le seul neurotransmetteur gazeux connu.  Le monoxyde d’azote (NO), ne doit pas être confondu avec d’autres oxydes d’azote, tel le monoxyde de diazote N2O, que l’on appelle « gaz hilarant », et qui est un anesthésique général, ou encore tel le dioxyde d’azote NO2, gaz rouge-brun extrêmement irritant et nocif, qui se forme par oxydation rapide de NO par l’oxygène de l’air.

À haute température, le diazote et le dioxygène réagissent pour donner le monoxyde d’azote, par exemple sous l’effet de la foudre. L’activité humaine a radicalement modifié la production de monoxyde d’azote, qui se forme dans les chambres de combustion des moteurs à explosion. Un des buts des pots d’échappement catalytiques est d’inverser cette réaction.

3.1.2. Les fonctions dans l’organisme

Dans l’organisme le monoxyde d’azote remplit plusieurs fonctions.

Il est synthétisé naturellement par le corps à partir de la L-arginine et de l’ oxygène par plusieurs enzymes dites NO synthases (NOS), qui sont des hémoprotéines[14] proches du cytochrome P450. Le catalyseur de l’oxydation par l’oxygène du groupement iminourée de l’arginine est donc le fer de l’hème qui passe du degré d’oxydation + II au degré + III et vice-versa.

La liaison du NO aux thiols de bas poids moléculaire – tels que le glutathion – conduit à la formation de S-nitrosothiols qui constitueraient un déterminant important pour l’activité et le transport du NO. Ces composés peuvent subséquemment agir comme donneurs de NO et ainsi augmenter substantiellement sa demi-vie [15].

L’activité cellulaire du monoxyde d’azote passe par deux voies essentielles, celle qui consiste en la production de Guanosine monophosphate cyclique intra-cellulaire (GMPc) à partir de la Guanosine triphosphate (GTP), et la formation de peroxynitrites cytotoxiques [16]. L’augmentation de la concentration de GMP cyclique passe par l’activation d’une guanylate cyclase cytoplasmique (non membranaire).

Vasodilatateur [modifier]

L’endothélium des vaisseaux sanguins se sert du NO pour déclencher le relâchement de sa tunique de muscle lisse, provoquant ainsi une vasodilatation et un accroissement du débit sanguin et une diminution de l’agrégation des plaquettes sanguines (thrombocytes). On pense que ce mécanisme est indispensable à la préservation de l’endothélium. Chez une grande proportion d’humains, cette synthèse de NO se révèle insuffisante, augmentant par là même leur risque de présenter une maladie cardio-vasculaire. Ce mécanisme explique l’utilisation des dérivés nitrés comme la trinitrine dans le traitement de ces mêmes maladies cardiaques : Ces médicaments sont transformés en NO, d’une manière non encore totalement élucidée, qui à son tour dilate les artères coronaires, vaisseaux sanguins irriguant le cœur, augmentant son apport sanguin.

L’EDRF (endothelium-derived relaxing factor) est le nom ancien du NO. D’anciens médecins avaient remarqué son rôle vasodilatateur mais ne l’avaient pas encore identifié chimiquement.

Microbicide [modifier]

Les macrophages, cellules du système immunitaire, produisent du NO dans le but d’éliminer des bactéries pathogènes, NO qui peut, dans certaines circonstances, provoquer des effets secondaires nuisibles : c’est le cas dans les infections fulminantes dites septicémies, où la production excessive de NO par les macrophages conduit à une vaso-dilatation massive, cause principale de l’hypotension artérielle rencontrée dans le choc septique.

Neurotransmetteur [modifier]

Le NO joue le rôle d’un neurotransmetteur entre cellules nerveuses. À la différence de la majorité des autres neurotransmetteurs, dont l’action dans la fente synaptique a pour cible unique le neurone post-synaptique, la petite molécule de NO diffuse largement et peut atteindre plusieurs neurones environnants, y compris des neurones non inter connectés par des synapses. On pense que ce processus est impliqué dans la mémorisation en assurant la mémorisation à long terme. Les endocannabinoïdes, neurotransmetteurs lipidiques, ont des propriétés de diffusion similaires.

Relaxant des muscles lisses [modifier]

Le NO est présent dans plusieurs organes du tube digestif comme neuro-transmetteur non-adrénergique, non-cholinergique. Il est responsable de la relaxation des muscles lisses de l’appareil gastro-intestinal. En particulier il accroît la capacité de l’estomac à stocker des liquides alimentaires.

Régulateur de l’apoptose [modifier]

Le monoxyde d’azote est un régulateur essentiel de l’apoptose cellulaire. Il peut avoir un effet antiapoptotique, ou, inversement, un effet apoptotique[17]. Cette bascule est intimement liée à la présence ou non de réducteurs cellulaires tels de glutathion.

En présence d’un taux élevé d’ion superoxyde O2-, le monoxyde d’azote permet la formation d’ion peroxynitrite[18], probablement responsable de la modification du potentiel de membrane mitochondrial ainsi que de nombreux phénomènes d’apoptose cellulaire, en particulier celle des cellules du système immunitaire[19],[20].

Donneurs exogènes de NO [modifier]

Ce sont des substances comportant une ou plusieurs liaisons azote – oxygène, azote – azote ou inhibant la destruction de NO (viagra). On y retrouve les nitrates, nitrites, dérivés nitrés, azotures,…[21],[22]

Utilisations thérapeutiques [modifier]

Utilisations thérapeutiques[23] :

Il est utilisé en médecine comme vasodilatateur inhalé. L’utilisation de vasodilatateurs inhalés permet de vasodilater de façon sélective les capillaires des zones pulmonaires bien ventilées. Ceci permet de réduire l’Hypertension artérielle pulmonaire liée à la vasoconstriction hypoxique et d’augmenter l’oxygénation du sang.

Un composé nommé Diméthyl-Arginine Asymétrique (ADMA) est un inhibiteur connu de la synthèse de NO, et est donc considéré comme un marqueur biologique de dysfonction cardio-vasculaire.

La production de NO joue également un rôle important dans l’obtention et la conservation d’une érection durable. Des concentrations accrues de GMPc conduisent à une vaso-dilatation et une érection de meilleure qualité. On pense que l’effet des « poppers » est obtenu également par l’intermédiaire du NO, provoquant une relaxation des fibres musculaires lisses qui entourent les artérioles irriguant les corps caverneux du pénis et augmentent l’afflux sanguin. Le sildénafil (Viagra) et le tadalafil (Cialis), sont des inhibiteurs compétitifs de l’enzyme Phosphodiestérase type 5 (PDE5) responsable de l’inactivation du GMP cyclique en GMP.

La découverte des propriétés biologiques du NO dans les années 1980 fût complètement inattendue et provoqua une certaine agitation. Le journal Science nomma le NO « Molécule de l’année » en 1992, une Société savante du NO fut créée et une revue scientifique entièrement consacrée au NO parut. Le Prix Nobel de Médecine et de Physiologie[24] fut remis en 1998 à Ferid Murad, Robert F. Furchgott, et Louis J. Ignarro pour leurs travaux sur les fonctions de neurotransmission du NO. Ces travaux sont à l’origine de la fondation de la société pharmaceutique française Nicox. On estime à 3000 par an la parution d’articles scientifiques sur le rôle en Biologie du monoxyde d’azote.

3.1.3. Propriétés Pharmacologiques

3.1.3.1. La vasodilatation pulmonaire

L’activité vasodilatatrice est liée à l’activation de la guanylate cyclase qui entraîne une augmentation des taux de GMP cyclique à l’origine d’une baisse des concentrations intracellulaires de calcium.

Administré par voie inhalée, l’effet porte sélectivement sur le lit artériel pulmoniare du fait d’une rapide inactivation par l’hémoglobine, réduisant ainsi les effets systémiques.

Possède également une activité antiagrégante plaquettaire due à l’activation de la guanylate cyclase.

3.1.3.2. La vasodilatation pulmonaire

L’effet principal recherché de l’azote est la vasodilatation. Il se trouve indiqué dans les cas suivants :

– syndrome de détresse respiratoire : en cas d’hypoxémie sévère chez l’enfant et l’adulte (po2/fio2 < 200).

– anoxie néonatale ;

– hypertension artérielle pulmonaire péri opératoire : en chirurgie thoracique ou cardiaque ; en post-opératoire immédiat, chez des nourrissons opérés pour cardiopathie congénitale, le no réduit le nombre d’épisodes d’hypertension pulmonaire ;

– hypertension artérielle pulmonaire néonatale : l’administration de NO par inhalation réduit le recours à l’oxygénation extracorporelle. chez les nouveaux-nés, l’oxygénation est améliorée. la posologie optimale est de 20 ppm (million) ;

-état de mal asthmatique : amélioration rapide de 4 malades traités sur 5 (enfants de 4 à 16 ans dont l’état nécessitait une ventilation mécanique).

3.2. Le protoxyde d’azote

Oxyde nitreux, Oxyde de diazote, Gaz hilarant, le protoxyde d’azote N2O a de nombreuses utilisations, aussi bien en anesthésie que comme oxydant dans certains moteurs-fusées, dans les bonbonnes de crème chantilly ou encore comme accélérant pour véhicules.

Il peut aussi servir comme comburant de l’acétylène pour certains appareils d’analyses (spectrométrie d’absorption atomique5) et comme comburant de l’essence dans les moteurs à combustion interne.

Il est classifié comme polluant par le protocole de Kyoto. C’est le quatrième plus important gaz à effet de serre à contribuer au réchauffement de la planète après la vapeur d’eau (H2O).

3.2.1. Historique du protoxyde d’azote

Le protoxyde d’azote (N20) a été synthétisé au XVIIe siècle par un anglais nommé Mayo puis purifié en 1772 par Pristley. Davy, quant à lui, se l’administre en 1799 et décrit les effets analgésiques et dysphoriques du gaz. Cependant, de nombreux accidents sont relatés après inhalation de la forme pure. Le N20 perd alors en intérêt clinique en Europe. Il se retrouve vite cantonné aux soirées mondaines pour ses propriétés dysphoriques… Puis, en 1844, Wells, dentiste de profession, se fait arracher une dent sous N20 et l’adopte pour ses patients avec un bon niveau de satisfaction.

Le N20 arriva en France en 1867. Il fut rapidement associé aux anesthésies par éther ou chloroforme et l’utilité d’une inhalation concomitante d’oxygène fut rapidement mise en évidence… La première revue générale sur les effets anesthésiques du N20 est publiée par Clément en 1939. Le N20 devint alors apprécié non seulement comme adjuvant de l’anesthésie générale, mais aussi pour ses propriétés analgésiques.

Il a fallu attendre la fin du xxème siècle (et le développement des techniques de biologie moléculaire plus performantes) pour que des recherches expérimentales tentent d’élucider le mystère des propriétés analgésiques du N20) et le début du XXIe siècle pour que l’accent soit enfin mis sur les propriétés anti-NMDA et anti-hyperalgésique du N20. Pourtant, cet ancien agent de l’anesthésie n’a pas encore livré tous ses secrets…

3.2.2. Propriétés physico-chimiques

Le N20 est fait de 2 atomes d’hydrogène et un d’oxygène. C’est un gaz inodore, incolore, 1,5 fois plus dense que l’air, non inflammable mais comburant, c’est-à-dire qu’il se décompose en azote et oxygène si la température dépasse 450°C. Cette dernière particularité amène à prendre des précautions en cas de chirurgie au laser ou d’utilisation de bistouri électrique à proximité des voies aériennes. Le N20 se solubilise en suivant la loi de Henry: son coefficient de solubilité dans le sang est de 0,46 à 37°C (contre 2,3 pour l’halothane et 1,43 pour l’isoflurane), d’où une cinétique rapide et une faible accumulation tissulaire. Son coefficient de solubilité dans l’huile est de 1 ,4 (contre 224 pour l’halothane et 90 pour l’isoflurane), ce qui explique sa faible puissance anesthésique.

Propriétés physiques

T° fusion

-90,8 °C1

T° ébullition

-88,5 °C1

Décomposition à 300 °C

Solubilité

1,4 g/100mL

0,112 g dans 100 g d’eau.

Soluble dans H2SO4,

alcool, éther, huiles.

Masse volumique

1,23 g⋅cm-3 (Liquide, -89 °C)1

0,0018 (Gaz)

Pression de vapeur saturante

51,7 mmHg à 21 °C

3.2.3. Effet pharmacologiques

3.2.3.1. Effets sur le SNC

Les mécanismes d’action au niveau cellulaire ne sont pas élucidés. Il diminue l’activité électrique de la formation réticulée du tronc cérébral en activant des systèmes inhibiteurs suprapontiques, notamment thalamiques. Il interagirait avec les voies dopaminergiques du mésocortex.

À doses sub-anesthésiques, il diminue l’activité rapide et le voltage du tracé électro-encéphalographique. À plus d’une MAC (conditions hyperbares pour le N20), il diminue la fréquence des décharges, mais le voltage augmente. D’autre part, son action vasodilatatrice cérébrale doit être prise en compte et faire réfuter son indication chez des patients à compliance cérébrale altérée.

3.2.3.2. Anesthésie

La MAC (concentration alvéolaire minimale du gaz pour laquelle 50 % des patients bougent en réponse à une incision chirurgicale) est de 104 % chez l’homme entre 30 et 60 ans. La MAC-awake vaut 60 % de la MAC anesthésique. Il existe une tolérance précoce aux effets anesthésiques du N20 chez l’homme.

3.2.3.3. Analgésie

Certains auteurs plaident en faveur d’un effet analgésique du N20, dose- dépendant et apparaissant à partir d’une FI de 10 %. Au-delà de 35 %, il est cependant difficile d’évaluer les effets analgésiques du fait de l’action hypnotique du N20. L’équivalence analgésique est cependant estimée à 20 % d’une dose de 15 mg de morphine sous-cutanée. Il existe cependant une tolérance rapide aux effets analgésiques: effet maximal à 20-30 mm, puis une disparition au-delà de 150 min d’exposition. Ces phénomènes analgésiques semblent être liés à une action spinale et supraspinale avec intervention probable des voies opioïdes comme le souligne la réversibilité de l’analgésie du N20 après administration de naloxone, antagoniste des opioïdes. Les opioïdes endogènes et l’augmentation de leur libération par l’exposition au N20 semblent être à l’origine de l’effet analgésique. Ceci reste cependant largement controversé, puisque certains auteurs ne retrouvent qu’une levée partielle de cet effet analgésique par les antagonistes des opioïdes. Le N20 a cliniquement une certaine efficacité analgésique en obstétrique, en chirurgie dentaire et en pédiatrie. Son utilisation comme agent adjuvant d’anesthésie générale pour chirurgie à fort potentiel douloureux a aussi montré un intérêt en termes d’épargne morphinique postopératoire.

3.2.3.4. Hyperalgésie

L’effet analgésique du N20 trouve chez certains auteurs une explication neurophysiologique basée sur le système opioïde endogène, comme nous l’avons précisé plus haut. Cependant, il a aussi été rapporté que le N20 est un agent antiNMDA et comme la kétamine, il participe à la réduction des phénomènes de sensibilisation centrale per- et postopératoires. Il limite ainsi les phénomènes d’hyperalgésie et d’allodynie postopératoires dès les faibles concentrations peropératoires. Ces dernières notions neuropharmacologiques n’ont cependant pas encore été évaluées chez l’homme et ne sont le résultat que d’expérimentation menées in vitro et in vivo chez l’animal.

3.2.3.5. Effets cardiocirculatoires

Sur des préparations expérimentales ex-vivo, le N20 peut avoir des propriétés inhibant de façon très modérée la contractilité myocardique. Ceci est difficile à évaluer chez l’homme du fait des effets sympathiques associés (stimulation directe des noyaux gris centraux) entraînant augmentation de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle, des résistances vasculaires systémiques et de l’index cardiaque. Lorsqu’il est associé à un autre agent anesthésique les effets cardiovasculaires du N20 peuvent limiter les effets de l’hypnotique associé sur la pression artérielle, la contractilité et les résistances vasculaires systémiques. En ce qui concerne la circulation coronaire, le N20 n’induit pas de modifications majeures tant en approche expérimentale que clinique.

3.2.3.6. Effets respiratoires

On observe une baisse du volume courant, une augmentation de la fréquence respiratoire (stimulation centrale et effet propre du N20 sur les récepteurs de tension de la paroi pulmonaire). Les réponses aux stimuli hypoxique et hypercapnique sont altérées. Il existe une augmentation modérée des résistances bronchiques et une diminution de la clairance muco-cilaire. Hypoxie de diffusion, altération des réponses à l’hypoxie/hypercapnie et troubles muco-cilaires entraînent donc un risque majoré d’atélectasie et désaturation immédiates postopératoires. Cependant, ceci n’est plus vrai une fois les patients totalement réveillés et le N20 éliminé.

PARTIE III – LES PROCEDES DE FABRICATION DE L’AZOTE

1. La liquéfaction de l’azote

On obtient l’azote liquide par distillation fractionnée de l’air car, à la pression atmosphérique, l’azote ne bout qu’à 195 °C sous zéro (soit 77,2 K) tandis que l’oxygène bout déjà, à cette pression, à partir de -183 °C (soit 90 K).

Pour conserver ce liquide susceptible de s’évaporer en se réchauffant, on utilise un vase Dewar

L’azote liquide est obtenu par distillation fractionnée de l’air liquéfié. Les points d’ébullition de l’oxygène, de l’azote, de l’argon, du néon, du krypton, du xénon sont tous différents. Les gaz sont séparés en fonction de leurs points d’ébullition dans une colonne de distillation.

À l’échelle nationale, BOC Gaz fait fonctionner 33 usines de séparation d’air avec des capacités allant jusqu’à 2800 tonnes par jour. Ces usines produisent et livrent actuellement à nos clients plus de 2 millions de tonnes d’azote par an. Toutes le usines de séparation d’air de BOC sont ou seront certifiées ISO 9002.

Le centre de programmation national de BOC fonctionne 24 heures par jour pour répondre aux livraisons programmées et urgentes. Notre système de télémétrie TEL-TANKTM permet à BOC et à ses clients de surveiller à distance les niveaux du liquide et d’assurer les livraisons dans les délais.

Avec plus de 650 sites de détail, BOC est à la tête du plus vaste réseau de distribution de l’industrie, offrant aux clients une source d’approvisionnement locale fiable.

La qualité standard de notre azote liquide, Qualité M, répond aux spécifications de la Compressed Gas Association (CGA) ou les dépasse. Cela inclut des traces d’argon, d’hélium et de néon qui sont tous des gaz inertes. La FDA qualifie notre azote liquide de GRAS (Généralement reconnu comme inoffensif) comme agent de congélation par contact direct.

Azote liquide NF* Qualité standard Qualité 6

Azote, min% 99.0 99.999 99.9999

Trace oxygène, max ppm 1.0 ppm 5 0

CO2, max ppm N/A N/A < 0.1

Humidité, max ppm N/A 2 < 0.03

Monoxyde de carbone ppm 10.0 N/A < 0.08

Total hydrocarbures comme le méthane, max ppm N/A 5 < 0.1

* National Formulary — spécification pour l’industrie pharmaceutique

Phase solide

• Point de fusion  : -210 °C

• Chaleur latente de fusion (1,013 bar, au point triple) : 25.73 kJ/kg

Phase liquide

• Masse volumique de la phase liquide (1,013 bar au point d’ébullition) : 808.607 kg/m3

• Equivalent gaz/liquide (1,013 bar et 15 °C) : 691 vol/vol

• Point d’ébullition (1,013 bar) : -195.9 °C

• Chaleur latente de vaporisation (1,013 bar au point d’ébullition) : 198.38 kJ/kg

Calcul de la masse volumique et de la température de la phase liquide

Connaissant la pression (en bar), ce module calcule la température et la densité de la phase liquide sur la courbe d’équilibre liquide-vapeur.

Entrer la pression en bar (comprise entre 1 et 32)  bar

Point critique

• Température critique  : -147 °C

• Pression critique  : 33.999 bar

• Masse volumique critique  : 314.03 kg/m3

Point triple

• Température au point triple  : -210.1 °C

• Pression au point triple  : 0.1253 bar

Phase gazeuse

• Masse volumique du gaz (1,013 bar au point d’ébullition) : 4.614 kg/m3

• Masse volumique de la phase gazeuse (1,013 bar et 15 °C) : 1.185 kg/m3

• Facteur de compressibilité (Z) (1,013 bar et 15 °C) : 0.9997

• Masse volumique (air = 1) (1,013 bar et 21 °C) : 0.967

• Volume spécifique (1,013 bar et 21 °C) : 0.862 m3/kg

• Chaleur spécifique à pression constante (Cp) (1,013 bar et 25 °C) : 0.029 kJ/(mole.K)

• Chaleur spécifique à volume constant (Cv) (1,013 bar et 25 °C) : 0.02 kJ/(mole.K)

• Rapport des chaleurs spécifiques (Gamma:Cp/Cv) (1,013 bar et 25 °C) : 1.403846

• Viscosité (1,013 bar et 0 °C) : 0.0001657 Poise

• Conductivité thermique (1,013 bar et 0 °C) : 24 mW/(m.K)

Autres données

• Solubilité dans l’eau (1,013 bar et 0 °C) : 0.0234 vol/vol

• Concentration dans l’air  : 78.08 % vol

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Courbe d’équilibre liquide-vapeur

La courbe de pression de vapeur sera obtenue en cliquant sur cette image. Dans le graphe, la pression est en bar ou 0.1 MPa, la température en K ou °C. Le point critique est marqué par un point noir sur la courbe d’équilibre liquide-vapeur.

La synthèse industrielle de NO

La synthèse industrielle de NO consiste en l’oxydation de l’ammoniac par l’oxygène de l’air en présence de mousse de platine vers 750 à 900 °C.

Réactivité [modifier]

Le diagramme de Frost à pH =0 de l’azote montre bien que le monoxyde d’azote est instable et qu’il devrait se dismuter en diazote et en acide nitrique. Il est en fait très facilement oxydé en dioxyde d’azote, plus stable, par l’oxygène de l’air. C’est pourquoi l’on observe les vapeurs rousses de ce dernier gaz lorsque l’on oxyde le cuivre par l’acide nitrique concentré.

Une hypothèse plausible est que le biradical O2 se lie à deux radicaux NO pour donner ON-OO-NO, qui subit ensuite une rupture homolytique conduisant à NO2.

Cependant, en l’absence d’oxygène, il se dismute vers 50 °C en N2O (monoxyde de diazote ou gaz hilarant et NO2 (vapeurs rousses). À 25 °C, la vitesse de la réaction est pratiquement nulle, et NO y est métastable.

En solution aqueuse, NO se dissout pour donner de l’acide nitreux HNO2, selon le schéma réactionnel possible suivant :

4NO + O2 + 2H2O → 4HNO2

NO réagit avec le difluor, le dichlore et le dibrome pour donner des composés du type X-NO, connus sous le nom d’halogénures de nitrosyle. L’iode est trop peu oxydant pour donner lieu à la formation d’iodure de nitrosyle.

L’iodotrifluorométhane réagit avec NO pour donner un des rares gaz bleus connus, le nitrosotrifluorométhane :

NO + CF3I → I2 + CF3NO

La vitesse de formation de l’ion peroxynitrite à partir du monoxyde d’azote et de l’ion superoxyde est de 1,9.1010 mol-1s-1, ce qui implique la présence de peroxynitrite in vitro et in vivo au moindre excès de ses deux précurseurs [9].

Le monoxyde d’azote est aussi un ligand [10] [modifier]

La molécule de monoxyde d’azote est apparentée à celle du monoxyde de carbone CO, avec la différence qu’il comporte un électron supplémentaire, qui occupe une orbitale p antiliante. C’est ainsi que NO forme des complexes du même type que ceux formés avec CO, l’angle de la liaison M-N=O étant pratiquement égal à 180° – en réalité cet angle varie entre 160° et 180°.

Ces complexes sont donc considérés comme linéaires. Dans ce cas, l’azote engage formellement son doublet libre dans la liaison de coordination. Cependant, l’azote est oxydé car il donne son électron célibataire au métal qu’il coordine et qui est donc réduit. Ainsi les complexes tétracarbonylonickel, nitrosylotricarbonylocobalt et dicarbonylodinitrosylofer sont-ils isostructuraux (tétraédriques) car isoélectroniques.

NO peut former des complexes en ne donnant qu’un seul électron au métal. Cela conduit à un groupe M-N-O où l’angle de liaison est compris entre 120° et 140°.

Il peut également jouer le rôle de pont entre deux centres métalliques par le biais de l’azote.

Réactions des complexes nitrosyle [modifier]

La chimie des composés de coordination de NO est vaste et ne sera abordée que brièvement. Par exemple NO s’insère entre le niobium et un ligand méthyle dans la réaction suivante :

Le monoxyde d’azote est formé à partir des éléments à haute température, ainsi qu’il l’a été indiqué plus haut. Il peut être synthétisé au laboratoire selon les réactions d’oxydoréduction suivantes, où un dérivé azoté de degré d’oxydation supérieur à +II (acide nitrique : +V ; acide nitreux : + III) est traité par le réducteur adéquat. Toutes ces réactions doivent être mise en œuvre en l’absence d’oxygène, car celui-ci oxyde rapidement NO en dioxyde d’azote. :

Ainsi la réduction de l’acide nitrique par le cuivre

8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO

ou celle de l’acide nitreux (formé in situ) par les ions iodure ou ferreux

2NaNO2 + 2NaI + 2H2SO4 → I2 + 4NaHSO4 + 2NO

2NaNO2 + 2FeSO4 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2NaHSO4 + 2H2O + 2NO

La réaction précédente est une méthode simple permettant d’obtenir NO au laboratoire.

Le monoxyde d’azote peut également être obtenu en milieu anhydre grâce à la réduction de nitrates et de nitrites par le chrome III :

3KNO2(l) + KNO3 (l) + Cr2O3(s) → 2K2CrO4 (s) + 4NO

PARTIE IV – LES IMPURETES ET CONTAMINANTS DE L’AZOTE

1. Impuretés de l’azote liquide ou gazeux

L’azote liquide ou gazeux est préparé de façon habituelle par distillation cryogénique de l’air, laquelle distillation est effectuée dans une boîte froide contenant une ou plusieurs colonnes de distillation. L’azote ainsi obtenu a une pureté qui est suffisante pour la plupart de ses applications. Toutefois, l’industrie pharmaceutique, à des fins d’analyse ou de recherche, requiert de l’azote liquide de haute pureté. Selon l’application, l’azote liquide doit être sensiblement exempt de l’une au moins de ses impuretés : hydrogène, oxygène ou monoxyde de carbone.

En d’autres termes, le taux d’impuretés contenues dans l’azote liquide ne doit pas dépasser quelques ppb (partie par milliard en volume).

Les impuretés, tels l’hydrogène ou le monoxyde de carbone, peuvent être éliminées de l’air à distiller ou de l’azote gazeux résultant de la distillation cryogénique.

A cette fin, des procédés de purification ont déjà été proposés par exemple, dans le brevet US n° 4,869,883, où lesdites impuretés sont éliminées par oxydation par réaction avec une quantité suffisante d’oxygène en présence d’un catalyseur en donnant de l’eau et du dioxyde de carbone, lesquels sont ensuite éliminés par adsorption.

La demande de brevet JP-A-05/079754 décrit, quant à elle, un procédé pour éliminer les impuretés dioxyde de carbone, eau et monoxyde de carbone, contenues dans de l’azote liquide.

Selon ce procédé, de l’azote liquide est soutiré d’une colonne de distillation d’air, envoyé dans une colonne d’absorption remplie d’une zéolite synthétique de type A, en vue de l’absorption des impuretés, puis est renvoyé dans la colonne de distillation.

La demande de brevet FR n° 93 15958 décrit un procédé permettant de traiter directement de l’azote liquide en vue de le purifier et d’obtenir de l’azote liquide de haute pureté, c’est-à-dire substantiellement exempt en l’une au moins des impuretés hydrogène monoxyde de carbone et oxygène, où l’azote liquide à purifier est mis au contact d’un adsorbant permettant l’adsorption de l’une au moins desdites impuretés ; l’azote de haute pureté ainsi produit est ensuite récupéré. L’adsorbeur mis en oeuvre dans ce procédé est choisi dans le groupe constitué par les zéolites naturelles et synthétiques et les oxydes métalliques poreux.

En outre, il existe des procédés analogues permettant d’épurer les autres fluides cryogéniques à l’état liquide ou « liquides » cryogéniques, tels l’hélium liquide ou l’argon liquide, utilisables, notamment, dans l’industrie électronique.

Ainsi, le document JP-A-02030607, WPi, n° XP 182417, décrit un procédé de purification d’azote, dans lequel de l’azote gazeux contenant des impuretés de type O 2 est refroidi par contact avec de l’azote liquide purifié et le mélange gazeux ainsi obtenu est soumis à une étape de purification par adsorption des impuretés O 2 sur un tamis moléculaire. L’adsorbeur est refroidi avant purification par la mélange gazeux qui y est introduit.

Toutefois, si ces procédés classiques permettent d’obtenir des « liquides » cryogéniques de haute pureté, tels l’hélium, l’argon ou l’azote liquide de haute pureté, lorsqu’ils fonctionnent en continu, des problèmes apparaissent lorsqu’on les fait travailler par phases ou cycles successifs d’épuration, séparés par des phases d’arrêt plus ou moins longues du dispositif d’épuration, c’est-à-dire de façon discontinue, ce qui est généralement le cas sur les sites industriels.

En effet, l’azote liquide, par exemple, utilisé sur un site industriel peut être produit directement sur ledit site, en fonction des besoins, puis être immédiatement utilisé ou alors stocké en vue d’une utilisation ultérieure, ou encore être produit hors site puis acheminé sur le site d’utilisation, par exemple au moyen d’un camion.

Cependant, l’élimination des impuretés de l’azote est très rarement effectuée de façon continue ; cette épuration a généralement lieu par phases ou cycles d’épuration successifs, lesquels peuvent être plus ou moins espacés dans le temps.

A titre d’exemple non limitatif, on peut citer le cas de la production d’azote hors site puis de son acheminement sur site au moyen d’un camion. L’azote liquide déchargé du camion est tout d’abord transféré vers un dispositif permettant l’élimination des impuretés contenues dans ledit azote liquide à purifier ; un tel dispositif est communément appelé réacteur. L’épuration de l’azote liquide y est effectuée par contact avec un adsorbant, lequel piège sélectivement les impuretés de l’azote. L’azote de haute pureté ainsi obtenu est ensuite acheminé vers son lieu d’utilisation ou, plus généralement, vers un lieu de stockage jusqu’à une utilisation ultérieure. La phase d’épuration dure donc uniquement pendant la durée du déchargement du camion (c’est-à-dire de une à plusieurs heures) et se termine lorsque le déchargement a été effectué.

Une nouvelle phase d’épuration n’aura donc lieu que lors du déchargement du prochain camion, ceci pouvant être plus ou moins espacé dans le temps. Or, on a remarqué que lorsque la durée de la phase d’arrêt entre deux phases ou cycles d’épuration successifs se prolonge dans le temps, on assiste généralement à une migration du front des polluants piégés par l’adsorbant contenu dans le réacteur ; ladite migration étant due à un réchauffement de l’adsorbeur, consécutif à des entrées thermiques dans le réacteur.

En d’autres termes, plus la durée de la phase d’arrêt entre deux phases d’épuration successives N et N+1 augmente dans le temps, plus la quantité de polluants retrouvés en aval du réacteur est importante. Une telle migration du front des polluants, entre deux phases d’épuration successives, nuit donc à une obtention et à une conservation d’azote de haute pureté. En effet, l’azote liquide épuré en ses contaminants, en particulier monoxyde de carbone et oxygène, lors d’une phase d’épuration N+1 se verra contaminé par les polluants extraits durant les phases d’épuration précédentes, à savoir N, N-1, etc…

Il s’en suit que l’azote liquide ainsi obtenu, lequel contient des impuretés relarguées, ne pourra être utilisé dans les applications qui requièrent de l’azote de haute pureté.

1. Le monoxyde d’azote

En présence d’oxygène, le monoxyde d’azote est rapidement oxydé pour former des dérivés nitrés de degré d’oxydation supérieur toxiques pour l’épithélium bronchique et la membrane alvéolo-capillaire. Le dioxyde d’azote (NO2) est le principal composé formé. La vitesse d’oxydation du NO en NO2 est proportionnelle à la concentration initiale de monoxyde d’azote et d’oxygène dans l’air inhalé, ainsi qu’à la durée de contact entre NO et O2. Sa concentration reste inférieure à 0,5 ppm lors de l’administration par voie inhalée de monoxyde d’azote à des doses inférieures à 20 ppm et si les modalités visant à diminuer le temps de contact de l’oxygène et du monoxyde d’azote sont respectées. Si la concentration de NO2 excède 1ppm, la dose de monoxyde d’azote devra être réduite. Voir section 4.2 pour les recommandations concernant la surveillance de NO2.

Il est possible que les produits donneurs de monoxyde d’azote, tels que le nitroprussiate de sodium et la nitroglycérine, potentialisent le risque de développer une méthémoglobinémie. Des résultats expérimentaux suggèrent que le monoxyde d’azote, ainsi que le dioxyde d’azote, peuvent réagir chimiquement avec le surfactant et/ou les protéines du surfactant sans conséquence clinique déterminée.

Le risque de formation de méthémoglobine est augmenté lors de l’administration concomitante de monoxyde d’azote avec des médicaments méthémoglobinisants (ex.: nitrates alkylés, sulfamides, prilocaïne). Ces produits doivent donc être utilisés avec prudence au cours d’un traitement par le monoxyde d’azote inhalé.

Une possible synergie entre les effets antiaggrégants plaquettaires de Kinox et la prostacycline et ses analogues est suggéré par des données expérimentales.

Impuretés dans le NO pur

Le NO pur est la source de gaz utilisé pour préparer des mélanges gravimétriques de

référence, sa pureté est de l’ordre de 99.9%. Il est donc nécessaire d’analyser les

impuretés de ce gaz afin de limiter au maximum les incertitudes.

􀂾 Cellule de 10 centimètres

Les concentrations des différentes impuretés présentent dans ce gaz étant très

élevées, il est nécessaire de travailler avec une cellule infrarouge dont le trajet

optique est de 10 cm.

Cette cellule est en inox.

􀂾 Principales impuretés

Le fabricant de ce gaz donne des impuretés de l’ordre de 2300.10-6 mol/mol au

maximum.

Les composés présents sont principalement du NO2 et du N2O.

Résultats :

Impuretés

Concentration

mesurée

10-6 mol/mol

Concentration

maximum donnée par

le fabriquant

10-6 mol/mol

NO2 870 <1140

N2O 1100 <1160

Il est désormais possible de déterminer la pureté du NO afin de limiter les incertitudes

sur la fabrication des étalons de références nationaux.

35

3.3. Impuretés dans le mélange NO/N2

Les étalons de référence nationaux utilisés en monoxyde d’azote sont des mélanges

gravimétriques fabriqués à partir de NO pur.

La fabrication gravimétrique d’un mélange de NO dans N2 à 10.10-6 mol/mol peut

entraîner la transformation d’une partie du NO en NO2.

Il convient de mesurer après fabrication de ce mélange la concentration en NO2 afin

de valider ou non le mélange préparé.

La concentration en NO2 dans du NO pur étant de l’ordre de 900.10-6 mol/mol, un

mélange à 10.10-6 mol/mol doit en contenir 9.10-9 mol/mol.

Les essais réalisés avec plusieurs mélanges de NO/N2 à 10.10-6 mol/mol ont montré

la bonne concordance des concentrations en NO2.

La préparation des mélanges NO gravimétriques de référence est donc validée.

Cette procédure sera généralisée à tous les mélanges de NO préparés par voie

gravimétrique et étendue à d’autres mélanges comme ceux contenant du monoxyde

de carbone.

4. Conclusion

Le système infrarouge à transformée de Fourrier associé à des cellules de différents

trajets optiques, permet de quantifier des impuretés allant de quelques 1000.10-6

mol/mol jusqu’à des concentrations de quelques 10-9 mol/mol.

La pureté des gaz utilisée pour la fabrication des mélanges de référence peut être

quantifiée ainsi que les impuretés présentes après préparation de ces mélanges.

Des améliorations doivent être effectuées sur la limite de détection de certains

composés ainsi que sur les problèmes d’adsorptions.

D’autres matériaux ou traitements spécifiques pourront être envisagés ainsi qu’une

préconcentration des molécules avant analyse.

2. Protoxyde d’azote    Précautions Directive 67/548/EEC

5. Toxicité: le protoxyde d’azote n’est pas anodin…

5.1. Impuretés

Dioxyde d’azote et oxyde nitrique sont des dérivés azotés qui peuvent se mêler au N20 lors de sa fabrication. Ces composés induisent oedèmes pulmonaires lésionnels et méthémoglobinémie. Ces molécules contaminantes sont cependant mesurées et soumises à des concentrations inférieures à des taux limites fixés réglementairement.

5.2. Le cycle de la vitamine B12

Le N20 dénature la vitamine B12 qui est un cofacteur d’une enzyme dite méthionine synthétase. L’action du N20 sur l’activité de la méthionine synthétase induit par des mécanismes complexes une baisse de synthèse de résidu méthyl nécessaire à la formation de thymidine et donc à une altération de la synthèse d’ADN. Il existe aussi une altération de la voie métabolique des folates. L’action délétère du N20 sur la méthionine synthétase est très précoce après le début d’exposition (quelques minutes), mais la réversibilité de cette toxicité peut prendre plusieurs jours [11]. Les administrations intermittentes répétées dans de brefs délais montrent un effet additif quant à cette toxicité. En cas d’exposition chronique, un seuil de 1 000 ppm est considéré comme le seuil toxique. Cependant, le personnel d’un bloc opératoire aux normes de ventilation actuelles n’est jamais exposé à plus de 500 ppm.

5.3. Cellules sanguines et fonction immunitaire

Leuconeutropénie, anémie macrocytaire, thrombopénie, et mégaloblastose médullaire peuvent être observées si l’exposition est supérieure à 24 h [12]. Mais attention à la toxicité cumulée en cas d’administration ou d’expositions itératives. Il

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Le protoxyde d’azote (N20) : historique et propriétés pharmacologiques

existe de façon associée une diminution des capacités immunitaires du sujet exposé par altération du chimiotactisme des polynucléaires [13].

5.4. Toxicité neurologique

Des dysesthésies des membres inférieurs et des troubles de la sensibilité profonde évoluant vers l’ataxie ont été rapportés. Cette toxicité est augmentée chez les patients déjà carencés en vitamine B12 [14].

5.5. Effets carcinologiques

Beaucoup d’études avaient rapporté une plus forte incidence de néoplasies parmi le personnel exposé, mais les biais méthodologiques des études ne permettent pas de conclure. Une étude plus récente et mieux menée ne retrouve pas de différence significative en terme de carcinogénicité.

5.6. Tératogénicité

Le N20 est tératogène à partir de 500 ppm pendant 24 h d’exposition chez le rongeur et chez l’homme, le taux d’avortements spontanés semble augmenter dans la population exposée. Mais à moins de 500 ppm, comme dans les conditions classiques de bloc opératoire, les risques tératogènes ne semblent pas différents entre population exposée et population non exposée.

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Le protoxyde d’azote (N20) : historique et propriétés pharmacologiques

5.7. Conseils pratiques

• Contre-indiquer le N20 chez les patients suspects de déficit en vitamine B12, chez les patients avec intoxication éthylique et en cas de pathologie hématologique connue.

• Limiter l’utilisation en cas de procédure anesthésique très longue ou de risque infectieux majeur, car le N20 est potentiellement responsable de granulopénie et d’altération de la fonctionnalité du système immunitaire.

• Attention aux administrations répétées: respecter un intervalle d’une semaine entre deux administrations chez le même patient.

• Pas d’emploi prolongé.

• Législation: moins de 25 ppm en France, 100 à 150 au Royaume-Uni ou en Scand i navi e.

• Utiliser dans circuits anesthésie comportant un dispositif antipollution (attention : les cartouches absorbantes ne retiennent pas le N20) et élimination des gaz à l’extérieur du bâtiment.

• Aération des salles d’opération et tout lieu d’administration afin d’obtenir un renouvellement d’air d’au moins 15 volumes.h1.

• Pollution atmosphérique: le N20 participe à 10 % de l’effet de serre [15].

6. Conclusion

Si la pharmacocinétique et la pharmacodynamie du N20 semblaient être bien connues sur le plan anesthésique, il existe bon nombre de questions qui restent encore mal explorées en ce qui concerne les effets toxiques, mais aussi et surtout les effets analgésiques et anti-hyperalgésiques de cette substance. Finalement, si les effets analgésiques semblent faibles et le plus souvent à rapporter à l’effet hypnotique propre du N20, il semble que les effets anti-hyperalgésiques soient plus francs tout au moins en expérimentation animale. Ceci laisse à penser que le N20 pourrait dans l’avenir trouver un nouvelle place dans la gestion d’une anesthésie comme agent limitant l’hyperalgésie induite par la chirurgie sous forte doses

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Le protoxyde d’azote (N20) : historique et propriétés pharmacologiques

d’opiacés. De futures études cliniques orientées sur l’évaluation non seulement des douleurs et des consommations d’antalgiques, mais aussi de la réhabilitation et des hyperalgésies postopératoires sont cependant nécessaires avant de pouvoir conseiller une plus large utilisation du N20.

PARTIE V – NORMES ET RECOMMANDATIONS DE LA PHARMACOPEE EUROPEENNE

« Réseau européen des laboratoires officiels de contrôle des médicaments : comment construire un partenariat au niveau européen »

par Mme A. ARTIGES

La mise en place en 1995 de la nouvelle réglementation des médicaments au sein de l’Union Européenne et l’attribution d’autorisations de mise sur le marché valables dans toute la communauté ont entraîné une augmentation importante de la libre circulation des médicaments. Ceci a renforcé la nécessité de reconsidérer les méthodes de supervision analytiques pratiquées jusque-là de façon individuelle par chaque autorité nationale et de mettre en place une approche européenne cordonnée de surveillance des médicaments commercialisés. Telle est l’origine du développement du réseau européen des laboratoires officiels de contrôle des médicaments organisé par la Direction Européenne de la Qualité du Médicament.

Dans sa présentation l’auteur évoque successivement :

– La mission du réseau : coordonner les activités des laboratoires, faciliter les échanges de connaissances, favoriser le développement de standards communs, permettre la reconnaissance mutuelle ;

– La diversité de la situation dans les pays européens : mosaïque de laboratoires avec statuts et champs d’action différents ;

– Le principe de subsidiarite : reconnaissance mutuelle, coordination DEQM ;

– La composition du réseau avec deux niveaux de collaboration : réseau plénier et réseau EU/EEE.

– La création du réseau européen des OMCLs a été favorisée par les besoins et la dynamique communautaire ; cependant sa conception s’est organisée à l’image de la Pharmacopée européenne sur l’ouverture à une collaboration européenne et internationale la plus large possible. Ainsi, le réseau est ouvert à l’ensemble des pays parties à la Convention de la Pharmacopée européenne voire aux observateurs européens ou non-européens auprès de la Commission européenne de Pharmacopée ;

– Le fonctionnement et les activités du réseau : réunions annuelles, réunions thématiques, visites et audits mutuels, essais d’aptitude et de performance, procédures administratives pour la libération des lots, échantillonnage et contrôle des produits centralisés.

« Situation réglementaire des gaz pour usage médical en France »

par Pierre POITOU (Droit et Pharmacie, Levallois-Perret)

En 1989, une directive européenne (89/341/CEE du 3 mai 1989) a étendu la définition de spécialité pharmaceutique et donc l’obligation d’obtenir une AMM à tous les médicaments fabriqués industriellement, et donc notamment aux gaz médicaux. Le statut de ces gaz est cependant resté hétérogène au sein de la Communauté. En France, la directive 89/341/CEE a été transposée dans la loi du 8 décembre 1992, et la France est le premier pays à avoir mis en place des procédures soumettant les gaz médicaux à des autorisations de commercialisation (lettre du 31 décembre 1992 du Directeur de la Pharmacie et du Médicament) ; elle reste le pays de l’Union européenne le plus avancé dans ce domaine. L’introduction des gaz dans la réglementation pharmaceutique a eu pour conséquence de soumettre ces produits à l’obtention d’une AMM et à l’obligation de réaliser les opérations de fabrication et de distribution dans des établissements pharmaceutiques autorisés. En outre, depuis l’introduction de la réglementation relative aux dispositifs médicaux, il y a lieu de distinguer parmi les gaz à usage médical :

– Les gaz répondant à la définition du médicament (ces gaz sont alors appelés « gaz médicinaux ») dont la commercialisation repose sur une autorisation de mise sur le marché ou une autorisation temporaire d’utilisation (ATU) : par exemple, l’oxygène, le monoxyde d’azote…

– Les gaz répondant à la définition du dispositif médical (il s’agit alors de « gaz médicaux »), devant alors obtenir le « marquage CE » : par exemple, azote, dioxyde de carbone…

Enfin, parmi les gaz à usage médical, il y a des gaz ou mélanges de gaz dont le statut n’est pas clairement défini. Il s’agit notamment de l’air « médical » des mélanges préparés in situ à l’hôpital, ou des gaz utilisés pour la conservation d’organes. Certains gaz servent d’excipients dans la composition de mélanges (comme l’azote ou l’hélium)

Au cours de son exposé, l’auteur aborde successivement les points suivants :

– Situation en France : depuis 1997, 23 AMM pour l’oxygène médicinal, 8 pour le protoxyde d’azote, 3 pour le mélange N20/02, 1 procédure centralisée pour le monoxyde d’azote ;

– Les difficultés liées à la définition de l’établissement pharmaceutique et des lots de fabrication ;

– Les quelques spécificités concernant le transport et la distribution ;

– La situation européenne avec des différences de conception non négligeables, suivant les pays.

5- application et integration dans les process de l\’industrie pharmaceutique selon les Bonnes Pratiques de Fabrication BPFBPF

L’industrie pharmaceutique se situe à un haut niveau d’assurance de la qualité dans le développement, la fabrication et le contrôle des produits.

Un système d’autorisation de mise sur le marché garantit que les médicaments commercialisés ont été évalués par une autorité compétente, assurant leur conformité avec les normes en vigueur en matière de sécurité, d’efficacité et de qualité. Au début des années 70, l’industriel découvrait des textes de l’OMS, qui étaient alors des recommendations comme base technique d’un système de certification de la qualité des produits pharmaceutiques. Ces textes sont devenus opposables dans les pays de l’Union Européenne depuis 1992. Ils ont donc force de loi et sont applicables à tous les autres procédés de fabrication pharmaceutique en série, tels que ceux effectués en milieu hospitalier ou en vue de la préparation des médicaments destinés aux essais cliniques.

L’OMS définit les Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF) comme « un des éléments de l’assurance de la qualité, garantissant que les produits sont fabriqués et contrôlés de façon uniforme et selon des normes de qualité adaptées à leur utilisation et spécifiées dans l’autorisation de mise sur le marché ».

Les BPF portent sur tous les aspects des processus de production et de contrôle :

• un processus de fabrication déterminé et des étapes critiques validées;

• des locaux, un stockage et un transport adaptés;

• un personnel de production et de contrôle de la qualité formé et qualifié;

• des installations suffisantes et qualifiées;

• des instructions et des modes opératoires écrits approuvés;

• la traçabilité complète d’un produit grâce aux dossiers de lot;

• des systèmes d’enregistrement et d’examen des réclamations;

• un système d’audit interne permettant la vérification de la mise en application et le monitoring des BPF.

Le principe directeur des BPF est que la qualité est intégrée au produit et non pas simplement testée dans un produit fini. Par conséquent, l’assurance de la qualité signifie non seulement que le produit répond aux spécifications définitives, mais aussi qu’il a été obtenu par les mêmes méthodes et dans les mêmes conditions chaque fois qu’il est fabriqué. Les BPF sont en constante évolution et l’approche des Autorités n’est en général plus au travers de l‘édition de nouvelles versions des textes mais plutôt à l’addition de nouvelles annexes ou addenda. Ainsi, l’édition des textes européens les 3 dernières années ont vu la révision de l’Annexe 1 sur la fabrication des produits stériles, de l’Annexe 13 sur la fabrication des médicaments pour essais cliniques et 2 projets d’addendum (aux chapitres 1 et 6) sont en cours.

De nombreux changements associés aux BPF se sont aussi produits lors de ces dernières années avec l’entrée de nouveaux référentiels en vigueur tels les recommendations ICH ou celles du PIC/S. A noter que les « référentiels » PICS et Européens sont essentiellement similaires : le PICS est donc, jusqu’à présent, une voie de diffusion des idées européennes en matière de BPF.

Toutes ces recommendations visent en définitive à aider les autorités chargées des réglementations à préserver la santé des patients en les protégeant contre les produits contrefaits ou ne répondant pas aux normes.

La tendance est bien aux renforcement des règles existantes et à l’harmonisation des exigences sur le plan international organisée selon deux approches parallèles :

• Celle relative aux règles applicables à l’industrie,

• Celle relative aux autorités compétentes en matière d’inspection.

Des efforts importants sont consentis par les autorités compétentes pour nouer des accords de coopération bilatérale pouvant conduire à des processus d’harmonisation. Cependant si l’harmonisation internationale des référentiels (et des inspections) n’est plus un mythe, ce n’est pas encore une réalité globale et il faudra encore patienter quelques années avant d’aboutir à l’une et l’autre de ces deux rapprochements.

Conclusion

Bibliographie

Annexes