Études cinétiques de la production d'une fucosyltransférase soluble et instable par des cellules CHO recombinées : effet de différents paramètres physico-chimiques au cours de procédés discontinus et continus

par Halima Tahrat-Benslimane

Thèse de doctorat en Biotechnologies et industries alimentaires

Sous la direction de Annie Marc.

Soutenue en 2002

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Protéines recombinées
• Fucosyltransférases
• Bioréacteurs

Résumé

L'objectif général de ce travail est l'étude dans divers systèmes de cultures (boîtes de roux, flacon agité et fermenteur) du comportement d'une lignée cellulaire CHO recombinée et stable productrice d'une protéine hétérologue d'origine humaine: l' α 1/3-4 fucosyltransférase ou Fuc-TIII. Les performances de la cellule à produire la Fuc-TIII en culture discontinue, en mode statique et agité, ont été comparées et l'influence exercée par le sérum de veau fœtal, le glucose, les acides aminés et la température sur le métabolisme initial des principaux substrats et produits du milieu de culture a été testée. Le résultat le plus marquant de cette étude est l'influence de la température: l'évolution de l'activité Fuc-TIII produite a mis en évidence son caractère particulièrement instable au cours de la culture à 37ʿC. La mesure de la perte d'activité de l'enzyme lors de stockages à différentes températures a permis de calculer les constantes de dénaturation de l'enzyme à 34 et 37ʿC et ce afin d'établir des bilans réels de production au cours des cultures, et de déterminer les conditions optimales de sa stabilité. Il est apparu que l'activité enzymatique est maintenue stable pendant 100 jours à -80ʿC, 20 jours à 4ʿC et 7 jours à 37ʿC sous forme immobilisée. La présence du glycérol améliore aussi sa stabilité. Pour limiter la dénaturation thermique de la Fuc- TIII au cours des cultures, deux approches ont été développées: la diminution de la température de culture et la réduction du temps de séjour de cette enzyme en bioréacteur. Lorsque la température de culture en réacteur discontinu est diminuée de 37ʿC à 34ʿC l'activité enzymatique est améliorée d'un facteur 9. Des analyses par westem-blot ont permis de montrer que cette dégradation est indépendante d'activités protéasiques, mais probablement liée à une dénaturation conformationnelle irréversible de la Fuc- TIII. La réduction du temps de séjour de cette enzyme dans le réacteur perfusé a permis d'améliorer sa productivité (320 mU/h) d'un facteur 7 par rapport au mode discontinu et d'un facteur 5 lorsqu'on passe du mode continu au mode perfusé et de maintenir les cellules dans un état de productivité optimale sur une longue durée.

Titre traduit

Kinetics studies of the production of soluble and instable fucosyltransferase by CHO recombinant cells : effect of different physico-chemical parameters during batch and continuous processes

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