La phase I correspond à la première phase d'essai d'un médicament chez l'humain. L'objectif n'est pas de vérifier son efficacité, mais d'évaluer son innocuité et sa métabolisation par l'organisme. Ces essais sont de petite envergure, généralement avec 20 à 80 participants, et recrutent souvent des volontaires sains plutôt que des patients. Font exception les médicaments anticancéreux et autres traitements contre les maladies graves, pour lesquels des patients ayant épuisé toutes les autres options thérapeutiques peuvent être inclus.

Le protocole est axé sur la dose. Les chercheurs débutent par une dose très faible et l'augmentent progressivement par cohortes, en surveillant la toxicité. La dose initiale est souvent basée sur des études animales, extrapolées à l'homme. Le critère d'évaluation principal est généralement la dose maximale tolérée ou la dose produisant l'effet recherché. Des prélèvements sanguins sont effectués fréquemment pour mesurer les concentrations plasmatiques du médicament et calculer les paramètres pharmacocinétiques. Les participants sont étroitement surveillés et peuvent séjourner plusieurs jours dans une unité de recherche. Les événements indésirables sont consignés et leur gravité est évaluée.

Réponses de la phase I :

• Sécurité. Quels sont les effets secondaires et à quelles doses ?
• Tolérance. Quelle quantité peut-on administrer avant que la toxicité ne survienne ?
• Pharmacocinétique. Comment le corps absorbe-t-il, distribue-t-il, métabolise-t-il et élimine-t-il le médicament ?
• Dosage. Quelle dose devrait être utilisée dans les essais ultérieurs ?

La plupart des médicaments qui entrent en phase I n'avancent pas. Des problèmes de sécurité ou une mauvaise pharmacocinétique interrompent leur développement prématurément.