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HAL Id: dumas-02296520 https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-02296520 Submitted on 25 Sep 2019 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Fonctionnement de la blockchain et son intérêt pour le monde pharmaceutique Sylvain Tessier To cite this version: Sylvain Tessier. Fonctionnement de la blockchain et son intérêt pour le monde pharmaceutique. Sciences du Vivant [q-bio]. 2019. dumas-02296520 ! ! ! ! U.F.R.%DES%SCIENCES%PHARMACEUTIQUES% ! Année!2019! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Thèse!n°40! ! THESE!POUR!L’OBTENTION!DU!! ! DIPLÔME%D’ETAT%de%DOCTEUR%EN%PHARMACIE% % Présentée!et!soutenue!publiquement! ! Par!Sylvain!TESSIER! Né!le!14!février!1991!à!SaintLMichel! Le!27!mai!2019! ! ! FONCTIONNEMENT%DE%LA%BLOCKCHAIN%ET%SON% INTÉRÊT%POUR%LE%MONDE%PHARMACEUTIQUE% ! Sous!la!direction!de!:!JeanLPaul!Lasserre! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Membres!du!jury!:! ! Pr.!Bernard!MULLER! ! ! Président! Dr.!JeanLPaul!LASSERRE! ! Directeur! Pr.!Christophe!BULOT! ! ! Examinateur! Dr.!Franck!FONTANILI! ! ! Examinateur! ! 2" " SERMENT'DE'GALIEN' Je jure, en présence des maîtres de la Faculté, des conseillers de l’ordre des Pharmaciens et de mes condisciples : D’honorer ceux qui m’ont instruit dans les préceptes de mon art et de leur témoigner ma reconnaissance en restant fidèle à leur enseignement ; D’exercer, dans l’intérêt de la santé publique, ma profession avec conscience et de respecter non seulement la législation en vigueur, mais aussi les règles de l’honneur, de la probité et du désintéressement ; De ne jamais oublier ma responsabilité et mes devoirs envers le malade et sa dignité humaine. En aucun cas, je ne consentirai à utiliser mes connaissances et mon état pour corrompre les mœurs et favoriser des actes criminels. Que les hommes m’accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses. Que je sois couvert d’opprobre et méprisé de mes confrères si j’y manque. 3" " Remerciements' Je voudrais tout d’abord remercier grandement mon directeur de thèse, Jean-Paul Lasserre, de m'avoir accompagné sur ce sujet singulier. Nos échanges et vos relectures m'ont été très précieux. Je remercie également Monsieur le Doyen de la faculté de pharmacie, Pr. Bernard Muller, de m'avoir fait l'honneur de présider le jury. Je tiens également à vous remercier très sincèrement pour l'aide que m'avez apportée au cours de mon cursus de pharmacie. Monsieur Bulot, je vous remercie d'apporter vos connaissances et votre point de vue technique à ce jury de thèse. Merci Monsieur Fontanili d'avoir accepté de faire partie de ce jury de thèse, mais aussi d'avoir complété mes compétences de pharmacien à l'école des Mines d'Albi. À mes collègues de bioMérieux, vous avez été vraiment compréhensifs vis-à-vis de cette occupation chronophage menée en parallèle. Audrey, merci infiniment pour cet ultime stage qui m'a permis de clore mes interminables études. De la supply à la prod je vous remercie pour votre accueil et vos encouragements. Aux ingénieurs des Mines d'Albi, ces deux années n'auraient pas été possibles sans votre générosité, vous avez été de vrais éclaireurs éclairants dans cette obscurité scientifique ! À mes amis bordelais, sans qui mes études se seraient vite arrêtées du fait de mon oisiveté et mes étourderies. Violette, tes fiches de bac de français sont toujours chez moi. Gaby, dette éternelle pour les cours de P1. Clément, on est des lions ! Camille, merci d'avoir répondu à toutes mes questions concernant ce travail de thèse. De la maternelle à la fac je me suis construit grâce et avec vous. J'espère que vous me pardonnerez cette année de thèse, resté terré chez moi, je vous dis à très vite ! 4" " À mes parents de m'avoir toujours soutenu dans mes choix étudiants ou non, de m'avoir donné le goût de m'intéresser à tout. Maman, pour ton amour inconditionnel, pour la force et la détermination dont tu as su faire preuve sans que jamais cela n'ait réussi à entamer ta douceur et ta gentillesse. Merci, d'être là et de continuer à m'aider quand j'en ai besoin. Je suis tellement fier de toi, tu es un modèle dont j'essaie de m'inspirer dans la vie de tous les jours. Papa, je pense que tu aurais été fier de voir ce moment, cet aboutissement d'un morceau de vie. J'aurais tant aimé le partager avec toi. Je vous dédie tout particulièrement ce travail à tous les deux. À Cécile, ma petite sœur, ta force de caractère et ta détermination ont été un exemple pour moi, je serai toujours admiratif. Toutes ces années d'enfance jusqu'à aujourd'hui auraient été bien tristes sans toi ! Tu peux être très fière de toi et de ton parcours, je suis très heureux que nous finissions nos études ensemble. À ma Sara, merci mon amour de m'avoir aidé du début à la fin de ce travail. Merci de m'avoir supporté depuis les Mines jusqu'ici. Cette thèse nous a sédentarisé bien trop longtemps, je te remercie infiniment d'avoir traversé cette période avec moi en restant à mes côtés. Une nouvelle ère s'ouvre à nous, j'ai hâte de la vivre avec toi, je t'aime. 5" " Table'des'matières' SERMENT'DE'GALIEN'.........................................................................................................'2" Remerciements'.................................................................................................................'3" Table'des'matières'............................................................................................................'5" Table'des'figures'et'tableaux'.............................................................................................'8" Introduction'....................................................................................................................'10" PARTIE'I':'Fonctionnement'de'la'technologie'blockchain'.................................................'13" I." Historique'........................................................................................................................'14" A." Ère"pré-bitcoin"...................................................................................................................."14" 1." Avènement"d'un"terreau"technologique"......................................................................................"14" 2." Les"Cypherpunks,"un"terreau"idéologique"...................................................................................."17" B." Le"Bitcoin,"première"application"exploitant"la"blockchain".................................................."18" C." L'après"Bitcoin,"émergence"et"diffusion"de"la"technologie"blockchain"..............................."21" 1." D'autres"cryptomonnaies,"les"altcoins" .........................................................................................."21" a." Litecoin"...................................................................................................................................."21" b." Peercoin"..................................................................................................................................."22" c." Monero,"ZCash" ........................................................................................................................."22" d." BitcoinCash".............................................................................................................................."22" 2." La"blockchain"transcende"la"cryptomonnaie"................................................................................"22" a." Sécuriser"des"élections"............................................................................................................"23" b." Droits"d'auteurs"dans"le"secteur"musical"................................................................................."23" c." Ethereum"et"NEO"et"la"naissance"du"contrat"intelligent" .........................................................."23" d." IOTA,"un"premier"descendant"de"la"blockchain"......................................................................."24" 3." La"santé":"bénéficiaire"de"la"technologie"blockchain"...................................................................."25" 4." Conclusion"...................................................................................................................................."26" II." Prérequis'technologiques' .................................................................................................'27" A." Introduction"au"fonctionnement"d'une"blockchain"............................................................"27" B." Types"de"réseaux"et"réseau"pair"à"pair"décentralisé"..........................................................."30" 1." Les"différents"types"de"réseau" ......................................................................................................"30" 2." Les"réseaux"pair"à"pair".................................................................................................................."31" C." Fonctions"de"hachage"cryptographiques"............................................................................"32" 1." Principes"et"fonctionnement"des"algorithmes"de"hachage".........................................................."32" 2." Algorithmes"de"hachage"cryptographiques" .................................................................................."34" a." Exemple"de"l'algorithme"SHA-256"..........................................................................................."34" 3." Utilisations"des"fonctions"de"hachage"cryptographiques"............................................................."35" a." Vérification"des"mots"de"passe"................................................................................................"35" b." Vérification"de"l'intégrité"d'un"fichier"et"chainage"informatique"de"données"........................."35" c." Preuve"de"travail" ......................................................................................................................"38" D." La"cryptographie"asymétrique,"clé"de"l'identité"sur"un"réseau"décentralisé"......................"39" 1." Notions"de"cryptographies"..........................................................................................................."39" a." Cryptographie"symétrique"......................................................................................................."39" b." Cryptographie"asymétrique"....................................................................................................."40" c." Utilisation"de"la"cryptographie"asymétrique"pour"crypter"/"décrypter"des"messages" ............."41" d." Utilisation"de"la"cryptographie"asymétrique"pour"vérifier"l'auteur"et"l'intégrité"d'un"message " 42" 2." Intérêt"de"la"cryptographie"asymétrique"dans"un"réseau"blockchain".........................................."42" a." Gestion"des"identités"sur"le"réseau" .........................................................................................."42" b." Accès"aux"information"stockées"sur"une"blockchain"..............................................................."44" E." Le"consensus,"l'indispensable"d'un"réseau"décentralisé"....................................................."44" 6" " 1." Les"types"de"fautes"dans"un"réseau" .............................................................................................."45" 2." Problème"des"généraux"byzantins" ................................................................................................"46" a." Une"solution"sans"faute"byzantine"(sans"traître)"....................................................................."46" b." Solution"avec"faute"byzantine"................................................................................................."47" c." Solution"avec"des"messages"oraux".........................................................................................."47" d." Une"solution"avec"des"messages"signés".................................................................................."48" e." Conclusion"sur"le"problème"des"généraux"byzantins" ..............................................................."49" 3." Consensus"par"preuve"de"travail"dans"la"blockchain"Bitcoin"........................................................"49" a." Principe"général"......................................................................................................................."49" b." Consensus"sur"la"version"de"la"blockchain"à"utiliser"................................................................"51" c." Preuve"de"travail" ......................................................................................................................"51" F." Conclusion" ..........................................................................................................................."54" III." Les'différents'types'de'blockchains'..................................................................................'55" A." Une"décentralisation"et"un"accès"modulable" ......................................................................"56" 1." Les"blockchains"publiques":".........................................................................................................."56" 2." Les"blockchains"consortiums"........................................................................................................"57" 3." Les"blockchains"privées"................................................................................................................"58" B." Les"différents"modes"de"consensus"...................................................................................."59" 1." Consensus"par"preuve"d'enjeu"....................................................................................................."60" 2." Tolérance"aux"fautes"byzantines"par"délégation".........................................................................."60" 3." Impact"du"consensus"sur"les"performances"et"la"scalabilité":" ......................................................."61" C." Les"contrats"intelligents"......................................................................................................"62" 1." Définition"et"exemples"................................................................................................................."62" 2." Les"oracles"de"blockchains" ............................................................................................................"65" 3." Avantages"des"contrats"intelligents" .............................................................................................."66" 4." Inconvénients"des"contrats"intelligents" ........................................................................................"67" D." Applications"décentralisées"................................................................................................"67" IV." Conclusion'première'partie'..........................................................................................'70" PARTIE'II':'Intérêt'de'la'blockchain'dans'le'monde'pharmaceutique'................................'71" I." Introduction' .....................................................................................................................'72" II." Des'apports'transverses'...................................................................................................'73" A." Cyber"sécurité"....................................................................................................................."73" 1." La"cyber"sécurité,"un"problème"de"taille"......................................................................................"73" 2." La"blockchain"pour"majorer"la"sécurité"des"réseaux"...................................................................."75" B." Paiements"et"flux"financiers" ................................................................................................"76" 1." Contraintes"du"modèle"actuel"......................................................................................................"76" 2." Les"contrats"intelligents"en"réponse"à"la"surcharge"administrative"............................................."77" C." Certification"des"diplômes".................................................................................................."79" III." Données'patients':'un'système'de'soins'patient'centrique'...............................................'82" A." État"des"lieux" ......................................................................................................................."82" B." La"blockchain"pour"remettre"le"patient"au"centre"du"soin" .................................................."83" 1." Blockchain"publique":"..................................................................................................................."83" 2." Blockchains"consortium" ................................................................................................................"84" C." Les"cas"d'usages"de"la"blockchain"pour"les"données"patients"............................................."86" D." Les"avantages"d'un"système"patient"centrique" ..................................................................."87" 1." Continuité"des"soins"et"contextes"d'urgence" ................................................................................"88" 2." Regain"de"contrôle"sur"ses"données"............................................................................................."89" 3." Faciliter"le"virage"vers"la"médecine"4P"........................................................................................."90" 4." Défauts"et"risques"d'un"système"patient"centrique"basé"sur"une"blockchain".............................."90" 5." Conclusion"...................................................................................................................................."91" IV." Officines'et'institutions'publiques':'..............................................................................'93" A." Les"ordonnances"................................................................................................................."93" 1." Un"système"facilement"falsifiable" ................................................................................................."93" 2." Mieux"contrôler"les"prescriptions"grâce"à"une"blockchain"..........................................................."94" 7" " B." Observance"et"programmes"de"soutien"aux"patients"........................................................."95" C." Suivi"des"épidémies"et"effets"indésirables"par"les"institutions"publiques"..........................."97" V." Industrie'et'R&D'..............................................................................................................'99" A." Chaîne"logistique"et"traçabilité"..........................................................................................."99" 1." Le"fléau"de"la"falsification"............................................................................................................."99" 2." Quelles"mesures"contre"la"contrefaçon"?"..................................................................................."101" a." Directive"européenne"sur"les"médicaments"falsifiés"............................................................."101" b." Drug"Supply"Chain"Security"Act" .............................................................................................."102" 3." Tracer"les"médicaments"via"la"blockchain".................................................................................."103" a." Les"freins"d'une"chaine"logistique"transparente"...................................................................."104" b." Comment"la"blockchain"peut"participer"à"l'intégrité"de"la"chaîne"logistique"........................"105" c." Les"avantages"d'une"logistique"qui"s'appuie"sur"la"blockchain".............................................."109" B." Essais"cliniques"et"données"génétiques"............................................................................"111" 1." Problématiques"rencontrées"lors"des"essais"cliniques"..............................................................."111" 2." La"blockchain"dans"les"essais"cliniques"......................................................................................."112" a." Aide"au"recrutement"de"patients" ..........................................................................................."112" b." Collecte"des"données"d'un"essai"clinique" ..............................................................................."112" 3." L'essor"du"séquençage"génétique".............................................................................................."113" C." Dossiers"de"lot" ..................................................................................................................."114" 1." Criticité"du"dossier"de"lot"dans"l'industrie"pharmaceutique" ......................................................."114" 2." Une"blockchain"pour"garantir"la"qualité"des"données"................................................................"114" D." Recherche"et"développement" ..........................................................................................."115" VI." Conclusion'seconde'partie'.........................................................................................'117" Conclusion' .....................................................................................................................'118" Bibliographie'.................................................................................................................'120" ' 8" " Table'des'figures'et'tableaux' Figure 1 : stockage de l'information dans un réseau blockchain décentralisé ......................... 27 Figure 2 : stockage d’information centralisé ........................................................................... 27 Figure 3 : mode de stockage des données dans une blockchain .............................................. 28 Figure 4 : modification des données dans une blockchain ...................................................... 28 Figure 5 : fonctionnement d’un système monétaire centralisé ................................................ 28 Figure 6 : fonctionnement d’un système monétaire décentralisé ............................................. 29 Figure 7 : passage d’un bloc n à un bloc n+1 .......................................................................... 29 Figure 8 : schéma d’un réseau centralisé ................................................................................. 30 Figure 9 : schéma d’un réseau distribué .................................................................................. 30 Figure 10 : schéma d’un réseau décentralisé ........................................................................... 30 Figure 11 : connexion d’un utilisateur à un service ................................................................. 31 Figure 12 : représentation du lien entre les blocs d’une blockchain ........................................ 36 Figure 13 : liaisons cryptographiques valides entre les blocs .................................................. 37 Figure 14 : liaisons cryptographiques invalides entre les blocs ............................................... 37 Figure 15 : chiffrement et déchiffrement d’un message en cryptographie symétrique ........... 39 Figure 16 : code de césar avec un décalage égal à 3 ................................................................ 40 Figure 17 : échange de messages entre Alice et Bob interceptés par Eve ............................... 41 Figure 18 : chaque interlocuteur dispose de sa paire de clés ................................................... 41 Figure 19 : échange des clés publiques entre Alice et Bob ...................................................... 41 Figure 20 : chiffrement du message par Bob que seule Alice est en mesure de lire ............... 41 Figure 21 : utilisation de la cryptographie asymétrique pour vérifier de l’authenticité de la provenance d’un message ................................................................................................ 42 Figure 22 : émission d’une transaction puis vérification de son authenticité par le réseau ....................................................................................................................................... 43 Figure 23 : représentation de la métaphore mathématique du problème des généraux Byzantins .................................................................................................................................. 46 Figure 24 : problème des généraux byzantins en présence d’un traître envoyant des informations divergentes .......................................................................................................... 47 Figure 25 : messages oraux, le commandant est un traître ...................................................... 47 Figure 26 : messages oraux, le lieutenant est un traître ........................................................... 47 Figure 27 : messages oraux avec quatre protagonistes dont un lieutenant étant un traître ........................................................................................................................................ 47 Figure 28 : messages oraux avec trois uploads/Science et Technologie/ blockain-pdf.pdf