Process Intensification and Scale-Up of Chinese Hamster Ovary Cell Cultures in Bioreactor for the Production of Recombinant Proteins

Les cellules ovariennes de hamster chinois (CHO) constituent la principale plateforme pour la production industrielle de protéines recombinantes. Elles sont généralement cultivées dans des bioréacteurs à grande échelle en mode cuvée alimentée. Le processus de mise à l’échelle, passant des flacons aux bioréacteurs de production pouvant atteindre 20 000 litres, est essentiel dans le développement des procédés biopharmaceutiques. Étant donné qu'il est impossible de maintenir constants tous les paramètres opérationnels lors de la mise à l’échelle, les stratégies se concentrent sur un paramètre clé, tel que la puissance volumétrique (P/V), le transfert d’oxygène, le débit gazeux volumétrique (vvm), ou la vitesse en bout de pale de l’agitateur. Parmi ces paramètres, l'aération et le mélange sont critiques pour améliorer la productivité des cultures cellulaires. L'aération est réalisée par bullage, utilisant des diffuseurs poreux (microsparger) ou à trous percés (macrosparger), qui a des impacts sur les taux de transfert d'oxygène, l’élimination du dioxyde de carbone et le cisaillement des cellules. Cependant, les effets du type de bulleurs et des stratégies d'aération sur la croissance cellulaire et la production de protéines recombinantes en mode cuvée alimentée n'ont pas été fréquemment étudiés dans les bioréacteurs de paillasse. De plus, le transfert de gaz dans les flacons agités, influencé par la vitesse d'agitation et le volume de remplissage, est crucial pour optimiser la croissance cellulaire, en particulier dans les cultures à haute densité. Cette thèse vise à explorer l’équilibre entre un apport suffisant en oxygène et une réduction du stress de cisaillement dans les cultures de cellules CHO afin d’intensifier les procédés cuvés alimentés par l’optimisation du transfert de gaz et des stratégies d’aération.