Optimisation de la production de protéines recombinantes avec des cellules de tabac en suspension

La demande croissante pour des protéines recombinantes à faible coût stimule l'industrie à développer de nouvelles plateformes de production. Parmi celles-ci, la plateforme végétale in vitro gagne en intérêt. Permettant l'utilisation d'un milieu de culture entièrement synthétique, exempt de protéines et qui ne favorise pas le développement de pathogènes humains, les cellules de plantes peuvent effectuer des modifications post-traductionnelles et mener à des molécules bioactives. Plusieurs protéines produites en plantes sont d'ailleurs en phase d'essais cliniques. Toutefois, les faibles rendements en protéines recombinantes obtenus avec les cellules de plantes limitent la compétitivité de cette plateforme novatrice. Les travaux de recherche regroupés dans cette thèse visent l'amélioration des rendements en protéines recombinantes produites par des cellules de tabac en suspension. L'objectif principal a consisté en l'optimisation de la production de protéines recombinantes en cellules de tabac, dans le contexte d'un bioprocédé en bioréacteur. En objectifs spécifiques, la co-culture de cellules de plantes avec Agrobacterium permettant d'exprimer de façon transitoire un gène d'intérêt et un suppresseur viral, ainsi que l'identification et l'isolation de promoteurs forts inductibles au froid ont été étudiées. De manière à présenter une vue globale de la situation actuelle du marché et de l'industrie, une revue détaillée a été réalisée et soumise au journal Plant Biotechnology Journal (février 2010). Dans la première partie de cet article, l'ensemble des plateformes de production de protéines recombinantes établies de même que celles en émergence sont décrites en détail et leurs niches spécifiques sont présentées. Par la suite, les innovations récentes rapportées dans la littérature pour la plateforme végétale in vitro, telles que l'optimisation des cassettes d'expression et des paramètres de bioprocédés et l'utilisation de suppresseurs viraux de répression génique sont présentées et discutées.

Abstract

The continuously increasing demand for bioactive recombinant proteins at low cost stimulates the industry to develop new production platforms. Among them, in vitro plant biotechnology is gaining interest. Allowing the use of a fully synthetic protein-free medium that do not promote the development of human pathogens, plant cells can perform post-translational modifications and lead to bioactive therapeutics. Various human proteins produced in plant cell cultures are currently under clinical trials. However, low recombinant protein yields obtained with plant cells limit the competitiveness of this new platform. The research in this thesis is aimed at raising recombinant protein yields from tobacco cells in suspensions. The main objective was to optimize recombinant protein production in tobacco cells in a bioreactor process. Secondary objectives were to study plant cell coculture with Agrobacterium to transiently express a gene of interest and a viral suppressor and to identify and isolate strong cold-inducible promoters. In order to present an overview of the actual situation in the industry, an exhaustive literature review was produced and submitted to the Plant Biotechnology Journal (February 2010). In the first part of this review manuscript, all the established recombinant protein production platforms as well as the main emerging platforms are described in detail with their specific applications. Upcoming innovations for the in vitro plant biotechnology platform such as the optimization of expression cassettes, of bioprocess parameters and the use of viral suppressors are then presented and discussed.