Surexpression de la glucose-6-phosphate déshydrogénase pour l'étude du métabolisme primaire de cellules de mammifères en mode cuvée

Les cellules de mammifères sont l'hôte privilégié pour la production de protéines recombinantes d'intérêt thérapeutique, et parmi elles, les cellules CHO qui dominent le marché et les cellules HEK qui connaissent un regain d'intérêt. Même si elles présentent l'avantage de performer les modifications post-traductionnelles appropriées pour la compatibilité des molécules avec l'être humain, les coûts de production demeurent important devant la demande croissante. De plus, ces cellules présentent un métabolisme lent et n'atteignent pas des densités cellulaires aussi élevées comparé aux microorganismes. De nombreuses améliorations ont été obtenues grâce à l'optimisation des milieux de culture et stratégies de culture, l'amélioration des lignées, et plus récemment l'essor des études sur le métabolisme cellulaire. L'identification des limitations du métabolisme a permis d'orienter les stratégies d'ingénierie des lignées, notamment pour limiter l'effet des sous-produits toxiques de culture ou l'activation des voies apoptotiques. Récemment, des études ont montré un changement de métabolisme entre la phase de croissance et la phase de production. En phase exponentielle, la majorité des flux sont dirigés vers la glycolyse alors que le pic de production correspond à une activité majoritaire des branches oxydatives comme le cycle des acides tricarboxyliques et la voie des pentoses phosphates. C'est dans ce cadre que s'inscrit le présent projet qui consiste en la redirection des flux métaboliques vers la voie des pentoses phosphates. En accord avec les prévisions d'un modèle métabolique disponible dans notre laboratoire, il a été supposé qu'une augmentation de l'activité de la glucose-6-phosphate déshydrogénase, première enzyme de la voie, permettrait de rediriger les flux vers la voie des pentoses phosphates et de soulager la charge métabolique imposée par la production de protéines recombinantes. Cette enzyme a donc été transfectée de manière transitoire dans des cellules HEK293, une lignée parentale et une lignée dérivée exprimant la pyruvate carboxylase, et des cellules CHO afin d'observer son effet sur la production de protéines et la croissance cellulaire en mode cuvée. Les résultats en termes de croissance cellulaire, viabilité, production de protéines et concentrations de métabolites intracellulaires comme extracellulaires ont révélé la robustesse du métabolisme de ces cellules face à la perturbation étudiée. En revanche, les signatures métaboliques des deux lignées cellulaires HEK293 sont très caractéristiques, en raison des changements importants apportés par la pyruvate carboxylase.