Bioréacteurs à usage unique - Conception et principes

Depuis les années quatre-vingt, les bioréacteurs à usage unique contribuent à la recherche et au développement des procédés biopharmaceutiques et biotechnologiques en quête d’innovations et de gains de productivité. Les équipements traditionnels en Inox demeurent la norme pour les productions à grande échelle, les équipements à usage unique « disposables » ou jetables ont pris une place prépondérante dans les laboratoires et les ateliers pilotes, les productions de lots d’essais cliniques voire de lots de production. Sans mise en place d’infrastructures lourdes, ils apportent souplesse et gain de temps dans la mise en œuvre, flexibilité, sécurité, diminution des contaminations croisées, les étapes de nettoyage désinfection-stérilisation sont supprimées, ce qui demande moins de capitaux pour l’initialisation de programmes afin d’en évaluer la faisabilité et le potentiel. Particulièrement bien adaptés pour les cultures de cellules animales (libres ou sur supports), vaccinales et d’organismes recombinants, ils correspondent à un besoin du marché soucieux de tester rapidement les innovations et la faisabilité des recherches. Les augmentations de capacités volumiques proposées par les fournisseurs en font naturellement des outils de choix pour les développements de procédé en pilote, les productions de lots d’essais cliniques voire de productions. Pour les bioréacteurs de laboratoire, les matériaux en résines rigides substituent verre et Inox des bioréacteurs réutilisables alors que les films souples multicouches restent la norme pour la fabrication des poches 2D et sacs 3D de plus grandes capacités. La nécessité de réduire les délais de développement et de mise sur le marché de molécules bioactives ainsi que les gains réguliers de productivité des procédés qui réduisent les volumes de production laissent entrevoir de belles perspectives de leur utilisation pour les années futures dans les ateliers mixtes et modulaires. Les cultures cellulaires animales, d’insectes, virales et de cellules recombinantes sont l’avenir des thérapies. Il est donc crucial de diminuer le temps de la mise sur le marché et les coûts. L’offre diversifiée d’équipements s’étoffe au fur à mesure des innovations des fournisseurs et permet de réaliser des volumes de culture du millilitre à 2 000 L. Les limitations actuelles de la tenue à la pression et à la résistance mécanique des matériaux n’ont pas limité le développement de ce marché qui progresse régulièrement dans les unités de production pour compléter voire remplacer les équipements en Inox des installations classiques de propagation des cultures. Le développement des usages des bioréacteurs à usage unique crée une dynamique d’innovation permanente associée à l’essor des nouvelles technologies de production des biomolécules actives. L’innovation dans la conception et la mise en forme de matériaux polymères biocompatibles souples et rigides pour des capacités atteignant de 2 000 L assure les fonctions élémentaires classiques d’agitation, de mélange et de contrôle des conditions physiologiques de croissance des cellules. Dans cet article nous décrivons les évolutions constantes des équipements de cultures à usage unique qui sont des outils essentiels au développement des procédés biopharmaceutiques.