Une grande décision est prise au milieu des années 30 avec la mise en chantier d'un engin de remplacement des S14, sous la forme d'une Pacific à deux cylindres simple expansion et distribution par soupapes, classée S16. L'étude est menée de concert par l'OCEM et la SACM. Deux prototypes, les 1401 et 1402, sont construits à Graffenstaden. Bâtis sur un châssis en barre avec une suspension conjuguée similaire aux G12 ayant donné d'excellents résultats, les trois essieux couplés ont un diamètre de 1m95, un bogie à longerons intérieurs et suspension conjuguée , essieu porteur AR sur lequel est monté un moteur à vapeur à deux pistons devant permettre le décollage sans difficulté des rames lourdes. Cet appareil, appelé 'Booster' ou moteur d'appoint en usage aux USA, n'est pas monté sur la 1402 afin de comparer et d'évaluer son efficacité.

Une autre innovation concerne la partie motrice : les deux cylindres simple expansion de 575 mm de diamètre pour la 1401, de 540mm pour la 1402 sont équipés de la distribution à soupapes Caprotti. Celle-ci fonctionne de la manière suivante : au milieu du moyeu du premier essieu couplé est fixée une boite à engrenage qui permet de transmettre un mouvement rotatif à un arbre à cames disposé entre les blocs cylindres et mu par un autre engrenage au bout du renvoi. La rotation des cames permet l'ouverture et la fermeture des soupapes qui assurent les phases d'admission et d'échappement à la place des lumières des tiroirs qui sont de ce fait inexistants sur de telles machines. Extérieurement, la distribution se limite à la tige de piston, crosse et glissière, les bielles motrice et d'accouplement. Le personnel du réseau ne tarde pas à leur trouver le surnom de 'Kougelhopfmaschine' en ayant fait le rapprochement entre la forme des soupapes dans leur logement et celui du moule à gâteau destiné à cuire une grande spécialité alsacienne : le Kougelhopf.

Lors d'une grande réparation aux ateliers de Bischheim, l'AL choisit la P8 2365 pour être équipée de la distribution Caprotti en vue de tester celle-ci ; 120.000 kilomètres sont alors parcourus sans incidents ni ouverture ou démontage du mécanisme.

La chaudière, également inspirée des G12, est constituée de viroles en acier ou nickel et possède un foyer largement débordant, exécuté de façon un peu conservatrice en cuivre. Le foyer Belpaire n'a pas été retenu afin de s'affranchir au maximum des entretoises et tirants. Le portillon du foyer est mu par une commande pneumatique. La boîte à fumée est allongée pour loger le surchauffeur Schmidt conçu pour les très grandes machines et possède une cheminée double. La colonne d'échappement est divisée en deux et est surmontée par deux tuyères Kylala - du nom de son inventeur scandinave, au dessus desquelles sont suspendus deux entonnoirs inversés appelés 'Peticoat' américain. Cette combinaison imaginée par André Chapelon, connue sous le nom d'échappement 'Kylchap' est à l'origine destinée à restituer suffisamment de violence à l'échappement déficitaire des moteurs compound à quatre cylindres en raison de la vapeur trop détendue sortant des BP. Sur un moteur à simple expansion possédant un échappement 'sain', les effets de cet appareil sont néanmoins moins bénéfiques.

La chaudière est complétée par un dôme contenant le régulateur à soupapes emprisonné dans une enveloppe commune avec la sablière - disposition également inspirée des G12. Un compresseur bi-compound à gauche, une pompe ACFI sur la traverse avant, les réchauffeurs de part et d'autre de la cheminée (certainement l'élément le plus inesthétique de ces belles locomotives).

Une cabine a deux fenêtres dont une coulissante. La 1401 reçoit des écrans d'un dessin un peu ancien, mais la 1402 est dotée d'écrans Wagner, plus grands et plus efficaces, ce qui entraînera bientôt la modification de ceux de la 1401 par rajout d'éléments de tôle à l'AV et à l'AR. Un tender au dessin très moderne monté sur deux bogies, de 28 m3 d'eau et de 8t de charbon dont la rehausse dégage correctement la vue vers l'arrière, est accouplé.