C’est bien ce que cet article propose d’illustrer, en tirant profit du fait que le monde qui nous entoure, et déjà les atomes constitutifs des molécules, est un monde en perpétuel mouvement. Les atomes s’associent les uns aux autres au travers de liaisons chimiques animées de mouvements vibratoires de très faible amplitude mais de très haute fréquence (1014 Hz). Et comme la lumière possède aussi cette nature vibratoire, lumière et molécules sont en capacité d’interagir, de résonner. C’est ce qu’ont bien compris les physiciens qui ont développé les spectroscopies vibrationnelles (mIR, pIR, Raman) qui mesurent, collectent et interprètent ces signaux porteurs d’informations. Cet article va se concentrer sur l’une d’entre elles, la spectroscopie proche infrarouge (pIR), moins familière que la spectroscopie moyen Infrarouge (communément appelée Infrarouge) car elle nécessite plus d’efforts pour interpréter l’origine des signaux. En spectroscopie mIR, les signaux mesurés proviennent de modes fondamentaux de vibrations, ils sont majoritairement intenses et fins, et il suffit le plus souvent de se reporter à une base de données pour identifier les liaisons responsables des spectres obtenus.

En spectroscopie pIR les signaux observés sont peu spécifiques. La raison en est que ces signaux proviennent de liaisons chimiques communes à la totalité des molécules organiques : les liaisons CH, OH, NH, SH. Ce que capte le spectrophotomètre pIR est une suite de mélanges provenant de la diversité moléculaire de l’échantillon observé (les liaisons CH de toutes les molécules par ex), à laquelle se superposent des mélanges des modes de vibrations eux-mêmes (élongation, torsion, rotation, cisaillement, etc.) et de leurs harmoniques. Si un spectre pIR est un objet complexe à manipuler, sa complexité recèle en contrepartie une vraie richesse, celle de délivrer deux types de messages : une première information sur la nature chimique de l’échantillon et une seconde sur son état physique. Encore faut-il pouvoir extraire ces informations ! C’est là que l’usage du pIR se démarque de celui du mIR, utilisé dans tous les laboratoires d’analyse. En spectroscopie pIR, il faut nécessairement traiter au préalable les signaux pour en extraire l’information adéquate contenue dans ces mélanges. La chimiométrie, discipline composite de mathématiques, statistiques, informatique en mesure de développer des algorithmes de traitement des signaux complexes pour en extraire l’information utile, est l’incontournable compagnon d’usage de la spectroscopie pIR. Cette contrainte culturelle est certainement une première “bonne” raison de son moindre attrait auprès des analystes. S’intéresser au décodage des vibrations des liaisons chimiques par la spectroscopie pIR ouvre sur un univers étonnant car il permet non seulement d’identifier la nature chimique des produits dans un échantillon, par exemple le principe actif et les excipients dans un comprimé, mais renseigne aussi sur un état physique, par exemple l’état amorphe ou telle forme cristalline de ce principe actif dans ce comprimé (parfois primordial pour la propriété intellectuelle) voire de sa provenance (sur quel site a été fabriqué ce comprimé). Voilà pourquoi cet outil analytique, plus exigeant culturellement dans son usage, est fort apprécié de ceux qui veulent en savoir plus. Et comme la lumière va vite, qu’elle ne fait qu’effleurer les échantillons sans les modifier, elle est également fort appréciée pour cette rapidité à livrer de l’information sur des échantillons tels quels.

Cela est possible en recourant, dans l’exemple présenté (with permission of the authors), à plusieurs fibres optiques intégrées dans une sonde, chacune collectant les signaux d’une partie de la surface de l’échantillon. Par réflexion diffuse au sein de l’échantillon, chaque fibre retourne une information de la zone qu’elle observe, l’ensemble formant une image basse résolution.

Le dispositif mentionné est en mesure de “capturer” 26 images distinctes d’un échantillon en mouvement et d’autoriser une prise de décision en moins de 100 msec. Cette rapidité de capture et de traitement permet d’éliminer en temps réel les comprimés hors spécification et de ne conditionner que des produits testés conformes. En sortie de machine à comprimer, les comprimés sont alignés sur un tapis roulant, le convoyeur. Une caméra optique détecte si chaque comprimé se présente sur une même face ; si ce n’est pas le cas, un dispositif d’éjection le renvoie en amont jusqu’à ce qu’il revienne sous la bonne présentation. Il passe ensuite sous la sonde pIR qui, elle, va certifier ou non sa conformité avant conditionnement. La sonde multifibre peut renvoyer deux informations : une, qualitative, sur l’homogénéité de répartition des composants au sein de chaque comprimé, l’autre quantitative, la teneur en substance active de chaque comprimé. Seuls les comprimés conformes aux spécifications continuent leur route pour être conditionnés.

Ce qu’il faut aussi retenir est que ces outils performants font entrer la chimie analytique dans une autre pratique que celle des analystes recourant à la panoplie commune des laboratoires de contrôle. Non seulement il leur faut apprendre à maîtriser la chimiométrie pour en tirer le meilleur profit, mais en plus ces outils vont les faire sortir des laboratoires de contrôle pour rejoindre les ateliers de fabrication et devenir des experts incontournables du contrôle continu et des procédés de fabrication continue(7). En sachant que tant la FDA que l’EMA, pour ne citer que ces deux grandes Agences, sont en capacité experte de recevoir et accepter des dossiers d’AMM et des variations(8).