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La double compétence de Johnson Matthey

A Düsseldorf, Sylvie Latieule

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La double compétence de Johnson Matthey

Paolo Braiuca a reçu un prix de l'innovation du CPhI en 2011.

© © Johnson Matthey

Avec l'acquisition de la start-up allemande X-Zyme, le groupe Johnson Matthey a étendu son portefeuille au domaine de la catalyse enzymatique. Cette technologie offre un bon complément avec son savoir-faire historique, centré sur la catalyse chimique.

Acteur reconnu sur le marché de la catalyse, et notamment de la catalyse asymétrique par les métaux de transition, Johnson Matthey a récemment ajouté une corde à son arc. Le groupe britannique est en effet devenu un acteur à part entière de la catalyse enzymatique, grâce au rachat de la start-up allemande X-Zyme, basée à Düsseldorf et qui a été intégrée à sa Business Unit Catalysis et Chiral Technologies (CCT). Les deux entreprises étaient partenaires depuis 2007, mais Johnson Matthey a souhaité franchir une étape supplémentaire afin d'acquérir un savoir-faire en biocatalyse ainsi que les technologies brevetées de la start-up. Développée par Shukry Na'amnieh, fondateur de X-Zyme, cette technologie repose sur une capacité à screener des enzymes, à les modifier et à les reproduire à grande échelle pour les intégrer dans un procédé de fermentation. « La nature a créé un très grand nombre d'enzymes. Mais elles sont à la fois chimio-, régio- et énantiosélectives, ce qui rend parfois l'identification difficile de la bonne enzyme pour une réaction donnée. La technologie CTP (Colour Tag Protein), qui a reçu un prix de l'innovation lors du dernier salon CPhI, permet justement de maximiser les chances d'accéder à la bonne enzyme », explique Paolo Braiuca, Chef de Produits.

L'excellente sélectivité des catalyseurs enzymatiques est un atout majeur car, dans le cadre d'une synthèse multi-étape, elle permet de s'affranchir de laborieuses opérations de protection-déprotection qui pèsent sur les rendements, ainsi que la production de co-produits. Au plan du génie chimique, la catalyse enzymatique permet d'opérer dans des conditions de chimie douce. Les réactions sont en principe conduites dans l'eau (même s'il est possible d'utiliser des solvants lorsque les molécules à transformer sont insolubles dans l'eau), à température quasi-ambiante (25 à 45° C), à un pH neutre. Les opérations de montée en échelle se trouvent également facilitées dans la mesure où des paramètres tels que la pression, l'agitation ou le transfert thermique n'entrent pas en ligne de compte comme pour les opérations de catalyse chimique. L'enzyme n'est en général pas récupérée en fin de réaction, même si cela est théoriquement possible. En revanche, elle est non toxique et biodégradable et peut être traitée comme un déchet aqueux classique. « Le gros avantage de la catalyse enzymatique est qu'elle permet de faire des économies d'énergie, des économies de solvants et qu'elle ne nécessite pas d'opérer dans des installations classées à seuils élevés », explique Paolo Braiuca.

Les alcools et amines chiraux en ligne de mire

 

Il existe six classes d'enzymes dont les hydrolases et les oxydoréductases qui comptent le plus de représentants (plusieurs centaines chacune) et qui sont largement employées dans la synthèse chimique. Viennent ensuite les ligases et les isomérases qui font l'objet de nombreuses applications, même si le nombre d'enzymes disponibles est plutôt de l'ordre de la centaine. Enfin, les transférases pour le transfert de groupes complets et les lyases pour la création de liaisons C-C ou C-hétéroatomes font encore l'objet de nombreuses études et développements. « Nous avons des collections d'enzymes dans presque toutes les classes, à l'exception des ligases, avec une spécialité toute particulière dans la synthèse d'alcools et amines chiraux », précise Paolo Braiuca. La société a ainsi développé des oxydoréductases pour la conversion de cétones en alcools, des hydrolases pour passer des esters aux alcools ou acides chiraux ou d'amides en amines chirales. « Ce sont les sujets chauds du moment. De telles structures regorgent dans les pipelines des industriels de la pharmacie. Selon les statistiques, plus de 20 % des intermédiaires pharmaceutiques contiendraient des alcools chiraux ». Et puis, la catalyse enzymatique permet de réaliser des prouesses, là où il n'existe pas d'alternatives chimiques. C'est le cas notamment de l'hydroxylation des composés non activés, comme des chaînes carbonées saturées ou insaturées, des dérivés du benzène. Johnson Matthey CCT travaille activement au développement de nouvelles collections d'enzymes dans ce domaine. « Certaines réactions disposent déjà de centaines d'enzymes, et sont bien établies. D'autres réactions ont encore besoin de nouvelles enzymes. Ce besoin est pour nous une source d'inspiration », commente le Chef de Produits. Aussi de façon plus générale, la société ambitionne d'augmenter significativement sa collection d'enzymes dans un futur proche pour accompagner une demande de catalyseurs enzymatiques en forte croissance.

Pour autant, la catalyse enzymatique peut aussi avoir ses limites. Et tout l'intérêt de l'acquisition de X-Zyme par Johnson Matthey est justement de pouvoir proposer la catalyse la plus adaptée, chimique ou enzymatique, en fonction du problème rencontré par le client. « Chez Johnson Matthey, cette combinaison entre catalyse chimique et enzymatique est unique sur le marché », explique Paolo Braiuca.

Pour Johnson Matthey, l'intégration de cette nouvelle technologie par croissance externe était un passage obligé car dans ce domaine, le ticket d'entrée est très élevé. Installée dans le « Life Science Center » de Düsseldorf, la start-up créée en 2002 emploie aujourd'hui 8 chercheurs permanents et forme des étudiants dans le cadre de partenariats avec le centre de recherche de Jülich, les universités de Düsseldorf, Manchester et Graz. Cette équipe a la particularité d'être totalement multidisciplinaire puisqu'elle regroupe des compétences en chimie, biochimie, biologie moléculaire, microbiologie. C'est dans ces laboratoires de Düsseldorf que sont réalisées les recherches du groupe sur de nouvelles enzymes. Les laboratoires travaillent également sur le screening d'enzymes pour le compte de clients. Johnson Matthey CCT peut soit fournir des kits de screening, soit réaliser la sélection d'enzymes dans ses locaux. Les clients peuvent aussi bénéficier de prestations de type développement de procédé. Le développement chimique est alors réalisé conjointement à Düsseldorf et dans le principal centre de recherche de Johnson Matthey CCT, situé à Cambridge. Si le projet se concrétise, la production de l'enzyme sélectionnée par voie de culture cellulaire revient dans les locaux de Düsseldorf pour des échelles de 10 à 100 kg. Au delà de la tonne, le groupe travaille avec des sous-traitants extérieurs. Enfin, si le client le désire, Johnson Matthey peut assurer l'étape de fermentation à la place de son client. Il a recours cette fois à des partenaires extérieurs qui peuvent varier en fonction de la localisation géographique du client.

Pour l'heure, le marché de la catalyse enzymatique est surtout développé en Allemagne, en Suisse, au Royaume-Uni et aux États-Unis où les clients sont surtout des grands acteurs de la pharmacie, explique Paolo Braiuca. Mais la demande croît en Europe, ainsi qu'en Asie (principalement en Chine et Inde), même si la technologie n'est pas nouvelle. Les acteurs de la chimie commencent aussi à s'y intéresser, notamment pour repenser d'anciennes synthèses à travers des voies plus respectueuses de l'environnement. En France, l'offre conjointe de catalyse enzymatique et chimique a été mise en place il y a trois ans à la suite de l'accord de partenariat de 2007 avec X-Zyme. « Nous sommes en discussion avec les acteurs de la chimie fine pour l'intégration de cette technologie localement », explique cependant Sébastien Parisel, Business Development Manager, pour la BU CCT en France. La mise en place d'une offre commerciale complète et la création du poste de Chef de Produits de Paolo Braiuca, à la suite de l'acquisition, devraient donner un coup d'accélérateur à l'utilisation de cette technologie.

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