Une capsule spatiale située à 300 milles au-dessus de nous fait croître en microgravité les minuscules cristaux d'un médicament anticancéreux potentiel.
À environ 300 milles au-dessus de nos têtes, trois capsules de la taille d’une machine à laver tournent autour de la Terre. À l’intérieur de l’un d’eux, de minuscules cristaux d’un médicament anticancéreux potentiel se développent en apesanteur de l’espace. Les autres testent des matériaux de protection thermique et des systèmes de navigation lorsque les capsules replongent dans l’atmosphère terrestre à des vitesses hypersoniques. Ensemble, ils représentent un pas petit mais significatif vers ce que certains espèrent devenir une nouvelle industrie lucrative : la fabrication de médicaments et d’autres matériaux dans l’espace.
Le vaisseau spatial appartient à Varda Space Industries, basée en Californie. Le 1er octobre, elle en a lancé deux à bord de la même fusée, suivie du troisième le 20 octobre. Avec pour la première fois un nombre record de trois vaisseaux spatiaux en orbite simultanément, la société se rapproche de son ambition d’exploiter une flotte d’usines pharmaceutiques en orbite.
"Nous sommes la première entreprise dans l'histoire de l'humanité à lancer simultanément plusieurs véhicules commerciaux de rentrée, et à mesure que la fréquence des lancements augmente, l'avenir autrefois fou de la fabrication de produits dans l'espace devient de plus en plus certain", a déclaré Will Bruey, directeur général de Varda.
Il existe plusieurs raisons de vouloir fabriquer certains matériaux dans l’espace, l’une des plus importantes étant la microgravité. Sur Terre, la gravité provoque la sédimentation des particules en suspension dans les liquides, tandis que les différences de densité créent des courants. Les deux peuvent interférer avec la croissance des cristaux. "Si vous parvenez à supprimer ces effets, vous pouvez faire croître les cristaux de manière beaucoup plus ordonnée", a déclaré le Dr Meganne Christian, responsable de la mission pour la fabrication dans l'espace chez Satellite Applications Catapult, basée au Royaume-Uni.
Pour les sociétés pharmaceutiques, cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles façons de formuler des médicaments, dans la mesure où la taille, la forme et la disposition des cristaux du médicament peuvent affecter la facilité avec laquelle les médicaments se dissolvent, leur stabilité et la manière dont ils peuvent être administrés. Dans certains cas, cela pourrait permettre de reformuler des médicaments qui nécessitent actuellement des perfusions intraveineuses en injections plus pratiques.
D’autres matériaux, tels que les semi-conducteurs utilisés dans tous les domaines, des smartphones aux véhicules électriques, pourraient également bénéficier d’une fabrication dans l’espace, où la microgravité et l’absence d’air pourraient aider à produire des cristaux plus purs avec moins de défauts.
"Personnellement, j'adorerais vraiment essayer de fabriquer du graphène en microgravité", a déclaré Christian. "En théorie, il s'agit d'un matériau incroyable, mais en pratique, les cristaux présentent de nombreux défauts. C'est la même histoire pour les semi-conducteurs. Si vous parvenez à réduire le nombre de défauts, vous pouvez obtenir un matériau beaucoup plus performant."
Les scientifiques expérimentent la fabrication en microgravité depuis des décennies, notamment à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Mais l’ISS a principalement servi de « cuisine d’essai » pour les idées scientifiques et devrait être mise hors service vers 2030. « Elle n’a pas nécessairement été conçue dans une optique de fabrication », a déclaré le Dr Ryan Reeves, scientifique en chef adjoint du Laboratoire national de l’ISS.
Plusieurs entreprises développent des stations spatiales commerciales pour remplacer l’ISS, tandis que d’autres conçoivent des laboratoires et des équipements spécialisés pour mener des expériences à bord. Parmi eux se trouve la société britannique BioOrbit, qui a récemment envoyé un laboratoire de la taille d'un micro-ondes sur l'ISS, dans le cadre d'une étape vers la production de médicaments anticancéreux auto-injectés.
Cependant, pour la fabrication à grande échelle et certains processus industriels, « il faut exclure l’humain, car nous sommes sales, nous provoquons des vibrations et nous avons besoin d’un niveau de sécurité bien plus élevé », explique Christian.
C’est là qu’interviennent les usines autonomes de Varda. Connues sous le nom de free-flyers, elles se mettent en orbite à bord de fusées SpaceX, transportant des laboratoires miniatures dans lesquels les matériaux peuvent être traités sans astronautes. Une fois les expériences terminées, une capsule se sépare du vaisseau spatial, plonge dans l’atmosphère et retourne en parachute en toute sécurité vers une région inhabitée de la Terre.
Varda est parmi les plus avancés dans la démonstration de cette approche, ayant déjà renvoyé plusieurs capsules de l'orbite. Il prévoit de lancer sept autres missions en 2027 et dix autres en 2028.
La capacité de mener des expériences fréquemment est particulièrement importante pour le développement de médicaments. "Si les scientifiques doivent attendre 10 ans ou même un an entre les expériences, cela ne correspond pas vraiment à la vitesse du développement de médicaments modernes", a déclaré Michael Reilly, directeur de la stratégie de Varda.
Alors que les ambitions industrielles de Varda se concentrent sur les produits pharmaceutiques, d’autres sociétés développent des systèmes similaires pour produire des matériaux différents. Par exemple, Space Forge, basé à Cardiff, explore une approche hybride, dans laquelle des cristaux semi-conducteurs cultivés à bord d'un vaisseau spatial pourraient être renvoyés sur Terre et utilisés comme modèles pour cultiver de plus grandes quantités, un peu comme un levain.
Son premier vaisseau spatial, ForgeStar-1, a récemment démontré certains des processus nécessaires à la fabrication de ces « tranches de semi-conducteurs », même s’il n’a pas encore produit de matériau fini ni renvoyé sur Terre. Andrew Bacon, co-fondateur et directeur de la technologie de l’entreprise, a déclaré qu’il espérait démontrer l’ensemble du processus de fabrication et de retour avant 2030.
Pour Bacon, les développements récents, notamment les lancements de Varda, suggèrent que la fabrication spatiale approche d’un tournant. "Depuis nos débuts en 2018, personne n'en parlait. Aujourd'hui, beaucoup d'entreprises en parlent", a-t-il déclaré. "Les gens commencent à prendre ce marché très au sérieux. On a l'impression que nous sommes au début d'une nouvelle révolution industrielle."
La baisse des coûts de lancement et la multiplication des vols commerciaux de fusées ont contribué à alimenter cet optimisme. Mais des défis importants restent à relever, notamment celui de démontrer que les avantages de la fabrication en orbite justifient les dépenses. « Cela ne sera pas commercialement viable pour toutes les applications », a déclaré Christian. « Nous devons identifier les cas d’utilisation à forte valeur ajoutée pour lesquels il est logique d’effectuer le travail en microgravité. »
Les régulateurs devront également s’adapter pour s’adapter aux produits fabriqués dans l’espace. Plus tard cette année, l’Agence britannique de réglementation des médicaments et des produits de santé (MHRA) devrait publier un plan clarifiant la manière dont les réglementations pharmaceutiques existantes s’appliqueront aux médicaments fabriqués en orbite.
Mais pour l’instant, l’un des plus grands défis consiste à démontrer que la fabrication spatiale peut fournir des résultats fiables et constants. "Pour amener quelque chose à un point commercialement viable, il faut le faire encore et encore", a déclaré Christian. "C'est ce que ces capsules doivent faire. Elles doivent démontrer cette performance répétée."
