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constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique. – La cellule est un espace limité par une.
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Titre:
Title:Surexpression de la glucose-6-phosphate déshydrogénase pour l'étude du métabolisme primaire de cellules de mammifères en mode cuvéeAuteur:
Author:Edwige Arnold
Date:2015
Type:Mémoire ou thèse / Dissertation or ThesisRéférence:
Citation:Arnold, E. (2015). Surexpression de la glucose-6-phosphate déshydrogénase pour l'étude du métabolisme primaire de cellules de mammifères en mode cuvée [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/1851/Document en libre accès dans PolyPublie
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recherche:Advisors:Mario Jolicoeur
Programme:
Program:Génie chimique
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https://publications.polymtl.ca ifiUNIVERSITifiDEifiMONTRALifi
ifi ifi ifiMAMMIFéRESifiENifiMODEifiCUVEifi
ifi ifi ifi ifiEDWIGEifiARNOLDifi
ifi ifi ifi (GNIEifiCHIMIQUE)ifiAOóTifi2015ifi
ifi©ifiEdwigeifiArnold,ifi2015.ifiifi
ifi ifi ivifiREMERCIEMENTSifi
moiifietifimÕavoirifi forme.ifiAifivousifi deux,ifivousifi avezifirussiifiifi meifidonnerifileifi gotifideifilaifi cultureifi
cellulaire.ifiric,ifiBeno"t,ifiOlga,ifi Aldo,ifiPauline,ifiNesrine,ifi July,ifiGuillaume,ifiCyril,ifi Sofia,ifiZhihui,ifi Prajwal,ifi
enrichissanteifiqueifilaifimienne.ifiËifivous,ifiifinousàifi
ifi ifi vifiRSUMifi
aussiifilevesificomparifi auxifimicroorganismes.ifiDeifi nombreusesifiamliorationsifiontifi tifiobtenuesifi
duifimtabolismeifi aifipermisifidÕorienterifi lesifistratgiesifidÕingnierieifi desifilignes,ifinotammentifi pourifi
limiterifilÕeffetifidesifi sous-produitsifitoxiquesifideifi cultureifiouifilÕactivationifi desifivoiesifiapoptotiques.ifi
etifilaifiphaseifi deifiproduction.ifiEnifi phaseifiexponentielle,ifi laifimajoritifidesifi fluxifisontifidirigsifi versifilaifi
glycolyseifialorsifiqueifi leifipicifideifi productionificorrespondifiifi uneifiactivitifimajoritaireifi desifibranchesifi
disponibleifidansifinotreifi laboratoire,ifiilifiaifi tifisupposifiquÕuneifi augmentationifideifi lÕactivitifideifilaifi
etifilaificroissanceifi cellulaireifienifi modeificuve.ifiLesifi rsultatsifienifitermesifi deificroissanceificellulaire,ifi
viabilit,ifiproductionifideifi protinesifietificoncentrationsifi deifimtabolitesifiintracellulairesifi commeifi
ifi ifi viifiABSTRACTifi
ifiMammalianifi cellsifiareifitheifi preferedifihostififorifi theifiproductionifiofifi recombinantifiproteinsifiofifi
interest.ifiEvenifiififi theyifipossessifitheifi advantageifiofifiperformingifi appropriateifipost-translationalifi
fluxifiareifiroutedifi towardsifiglycolysis.ifiHowever,ifi picifiproteinifiproductionifi wasifiassociatedifi withifianifi
viability,ifirecombinantifiproteinifi production,ifiandifitheifi concentrationsifiofifiintra-ifi andifiextracellularifi
ifi ifi viiifiTABLEifiDESifiMATIéRESifi
ifi ifi viiiifi ifi ifi ixifi 2 ifi..............ifi64à ifi ifi xifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi xiifiLISTEifiDESifiTABLEAUXifi
ifi ifi xiiifiLISTEifiDESifiFIGURESifi
max ,ifiifi max 13Cifi(Sauer,ifi2006)
ifi ifi xiiiifiFigureifi4-5ifi:ifi Majorifienergeticifiandifi redoxifiintracellularificomponentsifi ratiosifipost-transfection.ifi
NADH/NAD
ifi(A),ifiNADPH/NADP ifi(A),ifiNADHifi(B),ifi NADPacidifi(B),ifiGlycerolifi 3-phosphateifi(C),ifiSuccinicifi acidifi(D),ifiGlucose-6-phosphateifi (E),ifi
Figureifi4-8ifi:ifiExtracel lularifiaminoifiac idsificoncentrationsifiduringifibatchificulture.ifi Threonineifi(A),ifi
ifi ifi ifi ifi ifi xivifi ifiifiifi TauxifideificroissanceifiADNifiifiifi Acideifidsoxyribonucliqueifi
ADPifiifiifi Adnosineifidiphosphateifi
Alaifiifiifi Alanineifi
AMPifiifiifi Adnosineifimonophosphateifi
Argifiifiifi Arginineifi
ARNifiifiifi Acideifiribonucliqueifi
ARNmifiifiifiARNifimessagerifi
Asnifiifiifi Asparagineifi
Aspifiifiifi Acideifiaspartiqueifi
ATPifiifiifi Adnosineifitriphosphateifi
BHKifiifiifi Babyifihamsterifikidneyifi
CHOifiifiifi ChineseifiHamsterifiOvaryifi
Fabifiifiifi Antigen-bindingififragmentsifi
FACSifiifiifi Fluorescence-activatedificellifisortingifi FADifiifiifiFlavin eifiad eni neifidinucleotideifi(quinone)ifi FADH 2 Fcifiifiifi Fragmentsificrystallizableifiregionifi FDAifiifiifi FoodifiandifiDrugifiAdministrationifi ifi ifi xvifiG6Pifiifiifi Glucose-6-phosphateifi
GA3Pifiifiifi Glycraldhyde-3-phosphateifi
GDPifiifiifi Guanosineifidiphosphateifi
GFPifiifiifi Greenififluorescentifiproteinifi
Glcifiifi ifiGlucoseifi
Glnifiifiifi Glutamineifi
GLNaseifiifiGlutaminaseifi
GltifiouifiGluifiifiGlutamateifi
Glyifiifiifi Glycineifi
Gly3PifiifiifiGlycrol-3-phosphateifi
GSifiifiifi Glutamineifisynthtaseifi
GTPifiifiifi Guanosineifitriphosphateifi
hifiifiifi HeuresifiHCifiifiifi Heavyifichainifi
HEKifiifi ifiHumanifiEmbryonicifiKidneyifi
HEK293-D9ifiifiLigneifiparentaleifiuti lis eifidansificeifitravailifiHEK293-F5ifiifiLigneifiexprimantifilaifip yr uvateificarboxylaseifiutiliseifidansificeifitravailifi
Hisifiifi ifiHistidineifi
HPifiifiifi Highifiproducerifi
IFNifiifi ifiInterfronifi
IgGifiifiifi ImmunoglobulineifiGifi
ifi ifi xviifiIleifiifiifi Isoleucineifi
IRESifiifiifiifi InternalifiribosomeifientryifisiteifiLacifiifiifi Lactateifi
LCifiifiifi Lightifichainifi
LDHifiifiifi Lactateifidshydrognaseifi
Leuifiifiifi Leucineifi
Lysifiifiifi Lysineifi
mAbifiifiifi AnticorpsifimonoclonalifiMetifiifiifi Mthionineifi
MFAifiifiifi Metabolicififluxifianalysisifi
MTSifiifiifi Mthionineifisulfoximineifi
MTXifiifiifi Mthotrexateifi
NAD ifiifiifiNic oti namideifiadnineifidinuclotideifi NADHifiifiifiNicotinami deifia dnineifidinuclotideifi(rduite)ifi NADP ifiifiN ico tinamideifiadnineifidinuclotideifiphosphateifi NADPHifiifiNicotinamid eifiad nineifidinuclotideifiphosphateifi(rduite)ifiPCRifiifiifi PolymeraseifiChainifiReactionifi
Pheifiifiifi Phnylalanineifi
PKAifiifiifi ProtineifikinaseifiAifi
PPPifiifiifi PentoseifiPhosphateifiPathwayifi
ifi ifi xviiifiProifiifi ifiProlineifi
qifiifiifi Tauxifispcifiqueifideifiproduction/consommationifiR5Pifiifiifi Ribose-5-phosphateifi
rcTAifiifiifi ReverseificumateifitransactivatorifiROSifiifiifi Reactiveifioxygenifispeciesifi
SEAPifiifiifi Protein-secretedifialkalineifiphosphataseifiSerifiifiifi Serineifi
tifiifiifi Tempsifi TCAifiifiifi CycleifidesifiacidesifitricarboxyliquesifiThrifiifiifi Thronineifi
TNFifiifiifi Tumorifinecrosisififactorifi
Tyrifiifiifi Tyrosineifi
UPRifiifiifi Unfoldedifiproteinifiresponseifi
Valifiifiifi Valineifi
V H ifiifiifi Dom ai neifivariableifideifilaificha"neifilourdeifiHCifi V L XIAPifiifiifi X-linkedifiinhibitorifiofifiapoptosisifi ifi ifi xviiiifiLISTEifiDESifiANNEXESifi
ifi ifi 1ifiCHAPITREifi1ifiINTRODUCTIONifi
enifieffetifi lÕavantageifidÕeffectuerifilesifi modificationsifipost-traductionnellesifiappropriesifi (Baileyifi&ifi
ellesifiseulesifienvironifi 60Mifiduifimarchifi globalifi(Ahnifi&ifi Antoniewicz,ifi2012).ifiMaisifi lesificellulesifi
HEK293ificonnaissentifi unifiregainifidÕintrtifi carifiellesifisontifi dÕorigineifihumaine,ificeciifi permettantifi
chelleifiseififaitifi majoritairementifienificuveifi alimenteifi(NeilifiTempletonifi etifial.,ifi 2013),ifioifidesifi
minimisationifiestifiunifi desifiobjectifsifiprincipauxifi deifilÕindustrie.ifiLesifitudesifiseifi sontifiattachesifiifi
modifierifileifi mtabolismeifidesifilignes,ifi ifiproposerifidesifi stratgiesifideificuveifi alimenteifiadaptesifi
ifi ifi 2ifidÕlmentsifiifi prendreifienificompteifi ainsiifiquÕilifiyifi aifidÕinteractionsifisynergtiquesifi entreifieux.ifiCetteifi
procds.ifiLÕutilisationifiduifiNADPHifi lorsifiduifichangementifi versifilÕtatifioxydatififi deifilaifiphaseifi deifiproductionifi
augmenteifisoitifipourifi lutterificontreifileifi stressifioxydatif,ifi soitifipourififabriquerifi desifibiomolculesifi
W-NifiTianifi etifial.,ifi1998;ifi Ursiniifietifial.,ifi 1997;ifiZhangifietifi al.,ifi2012).ifiSaifisurexpressionifienifi vueifi
etifial.,ifi2013;ifi Kwonifietifial.,ifi 2006).ifiFinalement,ifidesifi tudesifiinifisilicoifi(rsultatsifinonifipublisifi duifi
afinifidÕaugmenterifi laifiproductionifideifi protinesifinÕaifipasifi encoreifitifitestifi surifilesificellulesifi deifi
ifi ifi 3ifiglucose-6-phosphateifidshydrognase.ifiPourifi cela,ifiilififautifi insrerifidansifilesifi cellulesifiduifi matrielifi
ifiObjectifsifi
fluxifiversificetteifivoie;ifi¥ifiAnalyserifiquantitativementifi lÕeffetifideificetteifi modificationifisurifilaifi production,ifilaifi
etifiintracellulaires;ifi¥ifiAnalyserifilesifidiffrencesifi mtaboliquesifiduesifiifi lÕexpressionifideifilaifi pyruvateifi
ifiOrganisationifiduifimmoireifi
ifi ifi 4ificomprisificellesifiquiifi neififigurentifipasifi dansifileifimanuscritifi duifichapitreifi4.ifi Ceifidernierifi prsenteifilesifi
ifi 5ifi productionifi2.1.1ifiGnralitsifi
Lesifiprotinesifi recombinantesifietifilesifi anticorpsifimonoclonauxifi(mAbs)ifi seifisontifiavrsifi
efficacesifipourifi leifitraitementifideifi nombreusesifimaladiesifi(cancer,ifi maladiesifiauto-immunes,ifi
cardiovasculaires,ifiinfectieuses,ifi allergies,ifigreffes),ifiseulsifi ouificombinsifiifi dÕautresifimolcules,ifi
ifi ifi 6ifi(M.ifiButlerifi&ifi Meneses-Acosta,ifi2012)ifietifi creifideifi nombreuxifidfisifidansifi lÕindustrieifi
biopharmaceutique.ifidensitsificellulairesifi leves,ifietifice,ifi ififaibleificot.ifi Maisifilesifibactries,ifi ainsiifiqueifilesifi levuresifi
sant,ifiestififourniifi parifi(Berenson,ifi2006): ifileifitraitementifiduifi cancerificolorectalifiparifi lÕAvastinifi
lÕaugmentationifidesifititresifi etifilaifi diminutionifidesificoutsifi deifiproductionifireprsententifi unifienjeuifi
primordial.ifiifilÕhteifiprdominantifipo urifilaifiproductionifideifiprotinesifireco mbinantesifideifity peifihumai nifi:ifiellesifi
bnficientifidÕtreifibienifi caractrises,ifiefficaces,ifi deifipouvoirifiatteindreifi deifihautesifidensitsifi enifi
suspensionifietifideifi possderifiuneifiplasticitifi gntique.ifiBnficiantifidÕunifi historiqueifipositif,ifi
(HEK)ifisontifiaussiifi beaucoupifiutilises,ifimaisifi dansifiuneifimoindreifi mesure,ifinotammentifipourifi laifi
productionifideifivecteursifi viraux,ificarifiellesifi sontifihautementifitransfectablesifi etifiparceifi quÕellesifi
ifi ifi 7ifipermettent,ifideifi parifileurifiorigineifi humaine,ifidÕobtenirifilesifi modificationsifipost-traductionnellesifi
MaisifilÕorigineifihumaineifi deificesificellulesifi demandeifiplusifideifi vigilanceifiquantifiauxifi risquesifideifi
pourifileifichoixifi dÕuneifiligneifi cellulaireifisontifisaifi capacitifiifiproduireifi deififortesificoncentrationsifi deifi
grandeifichelleifi(~10ifim 3Wurm,ifi2004).ifi
Laifiproductionifienifi bioracteurifiseificompteifi ifiprsentifienifi grammesifiparifilitreifi enifiraisonifi
&ifiMeneses-Acosta,ifi2012;ifi Rasmussenifietifi al.,ifi2012;ifiWurm,ifi 2004).ifiDeifiplusifi hautesifidensitsifi
tropififaible,ifivoireifi variable,ifietifitropifi couteuseififaceifiifi laifidemande.ifiËifi ceifipropos,ifi lÕingnierieifi
ifi ifi ifi 8ifi H L ).ifiLesifisontifisujettesifiifi desifimodificationsifipost-traductionnelles,ifi lesquellesifisontifi essentiellesifipourifilaifi
treifideifidiversifitypes:ifi glycosylation,ifialkyl ation,ifiactylation,ifi mthylation,ifisulfation,ifi
phosphorylationÉifiEnifiparticulier,ifi lesifitudesifisÕaccordentifi surifileififaitifi quÕuneifiglycosylationifi
ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi 9ifinotammentifidansificertainesifi pathologiesifidesifiimmunoglobulinesifi (M.ifiButlerifi&ifi Meneses-Acosta,ifi
etifial.,ifi 2008;ifiHosslerifietifi al.,ifi2009).ifiIlifi estifidoncifiimportantifi dÕutiliserifidesificellulesifi capablesifideifi
Leifiprocessusifideifi glycosylationificonsisteifi ifilierifiunifi glucideifispcifiqueifiifi uneificha"neifi
protomique,ifietifiuneifi diversitifidÕactivitsifigalementifi assuresifiparifilesifi modificationsifipost-
traductionnelles.ifiElleifiestifi aussiificonsidreificommeifi laifiplusificomplexeifi carifielleifi impliqueifideifi
nombreusesifitapesifietifi enzymes.ifiLaifi galactolysationificonsisteifienifi lÕadditionifidÕuneifimolculeifi deifi
(protein-secretedifialkalineifi phosphatase)ifiselonificesifi troisifimodesifideifi culture,ifiavecifidesifi cellulesifi
ifi ifi 10ifiglycosylationifientreifilesifi protinesifiproduitesifideifi cellulesifiamplifiesifietifi nonifiontifi prsentifipeuifideifi
alimente,ificarifi ilifineififautifi pasifirduireifilesifi concentrationsifienifisubstratsifi auifipointifideifi limiterifilaifi
lorsqueificÕestifileifi nutrimentifiutilis.ifiLesifistratgiesifi deificuveifialimenteifi visantifiifirduireifi
lÕaccumulationifideifisous-produitsifi toxiquesifienificultureifi peuventifiavoirifiunifi impactifingatififi surifilesifi
glycosylationifiplusifi importantsifiavecifiuneifi sialylationifiamlioreifi(M.ifi Butler,ifi2004).ifiLÕionifi
ifi ifi 11ifiglycanesifipeuventifi galementifitreifidgradsifi uneififoisifilesifi protinesifiscrtsifidansifi leifimilieuifideifi
LÕingnierieifideifilaifi glycosylationifiviseifidoncifi nonifiseulementifiifi fournirifiauxifi cellulesifilesifi
modestes.ifiifiLÕimportanceifidÕobtenirifidesifi modificationsifipost-traductionnellesifiappropriesifi lorsifideifilaifi
productionifinÕestifiplusifi ifidmontrer.ifiLesifi diffrentesifistratgiesifideifi culture,ifiquiifineifi visentifipasifi
Lesifilignesificellulairesifi sontifiobtenuesifi deifitissusifiouifi dÕorganesifietifipeuventifi continuerifideifi
1977).ifi
ifi ifi 12ifiadhrenteifiestifilimiteifi parifilaifisurfaceifi disponible.ifiEllesifisontifi placesifiifilÕincubateurifi dansifidesifi
conditionsifiphysiologiques,ifiifi 37¡C,ifidesifitempraturesifi suprieuresifilesifituant,ifi ouifiplusifi basifienifi
2 ificommeifitamponifi sontifisensiblesifiauificisaillement.ifiPlusieursifimodesifi deificulturesifisontifi disponiblesifiifisavoirifi leifimodeificuve,ifi leifimodeificuveifi
Racher,ifi2006).ifiCesifi modesifipermettentifideifi mettreifienifiplaceifi desifistratgiesifipourifi contrerifi
lÕaccumulationifidesifisous-produitsifi nfastesifideifi culture.ifiLeifimodeifi cuveifiestifileifi plusifisimpleifietifi
utilisationifiduifimtabolismeifi etifilaifiminimisationifi deifilaifi productionifideifisous-produitsifi toxiquesifienifi
cellulesifisontifiretiresifi enifimmeifitemps.ifi Lesificulturesifienifi perfusionifipermettentifideifi pallierificeifi
8 ificellules/mLifi(Clinckeifietifial.,ifi ifi ifi 13ifircoltsificontinuellement,ifi leifiproduitifiestifi plusifidiluificeifi quiificomplexifieifilesifi oprationsifideifi
LÕaugmentationifideifi laifitailleifidesifi racteursifietifideifi laificapacitifidesifi industriesifiestifiuneifi
Rodriguesifietifial.,ifi2010).ifiifi
2.1.4ifiMilieuxifideificultureifi
doiventifisupporterifilaifi croissanceifietifi desififortesifiviabilitsifi cellulaires,ifipermettreifiuneifi productionifi
ifi ifi 14ifiLeifidveloppementifideifi nouveauxifimilieuxifideifi cultureifidoitifipermettreifi deifisoulagerifilaifi chargeifi
Originellement,ifileifisrumifi bovinifitaitifincessaireifi ifilaificulture,ifi maisifiaujourdÕhui,ifilesifi
fabricantsifineifilÕincluentifi plusifidansifilaifi formulationifi(Wurm,ifi2004).ifi Enifieffet,ifi tantifiunificomposifi
conditionsifiphysiologiquesifideifi cultureifi(MichaelifiButler,ifi 2005).ifiDevantificesifi obligationsifi
lÕoptimisationifidesifimilieuxifi deificultureifiuneifi partieifiintgranteifiduifi dveloppementifidÕunifiprocd.ifi
Lesifimilieuxificontiennentifi actuellementifijusquÕifi70ifi composantsifidiffrentsifiincluantifi lesifi
prvenirifilÕagrgationifi etifilesifiprotgerifi duificisaillementifipendantifi laificultureifi(agentsifi anti-agrgats,ifi
Kamen,ifi2012).ifi
ifi ifi 15ifi2.1.5ifiMtabolismeifi
protinesifirecombinantesifi imposeifiuneifichargeifi supplmentaireifiauifimtabolisme.ifi Dansificertainesifi
stratgiesifideificulture,ifi laifiproductionifi deifiprotinesifiestifi ainsiifispareifideifi laifiphaseifideifi croissanceifi
productionifimaximale.ifi Laifiproductionifideifi lactateifitaitifigalementifi substantielleifittifienifi phaseifi
ifi ifi 16ifiLesifiractionsifimtaboliquesifi sontificatalysesifi parifidesifienzymesifi etifilaificoncentrationifi desifi
reprsentifiifilaifi Figureifi2-3.ifiLesifi concentrationsifienifisubstrat(s)ifi etifienifiproduit(s)ifi etifideifi faiblesifi
modificationsifidansifilesifi substratsifipeuventifi induireifidesifichangementsifi significatifsifidansifilesifi fluxifi
mtaboliquesifi(Wegnerifietifi al.,ifi2015).ifiLaifi rgulationifiallostriqueificonsisteifi enifilaifi liaisonifidÕunifi
prsententifigalementifiunifi intrtificarifiilsifi rgulentifilÕexpressionifigntiqueifi etifidoncifi affectentifileifi
ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifisuitifiunifiarrtifi deifilaifitraduction,ifi lÕactivationifidesifichaperonesifi impliquesifidansifileifi repliementifidesifi
protinesifietifilaifi dgradationifidesifiprotinesifi malifireplies.ifiNousifi neifidcrironsifidansifi lesifipartiesifi
ifi ifi 17ifi leificatabolismeifidesificellules.ifi2.1.5.1ifiGlycolyseifi
1998):ifi
ààààààifi
enifiunifimtabolismeifi ditifiinefficace.ifiAussi,ifi onififaitifiintervenirifi desifistratgiesifidÕingnierieifi
mtaboliquesifitellesifidcritesifi dansifilaifipartieifi 2.2.3àDiminuerifilÕeffetifitoxiqueifi desifidchetsifietifi leurifi
accumulationifiafinifideifi limiterifilÕaccumulationifidesifi mtabolitesifitoxiques,ifietifi doncifiamliorerifi
ifi ifi 18ifi ifiifiLeifiglucose-6-phosphateifiestifi convertiifienifi6-phosphogluconateifi parifilaifiglucose-6-phosphateifi
dshydrognaseifi(G6PDH),ifi puisifienifiribulose-5-phosphateifi etifiCO 2 ifiparifilaifi6-phosphogluconateifi ifi ifi 19ifienzymeifideifi laifivoie,ifiestifi considreificommeifilimitante.ifi Dansifilesifitapesifi suivantesifi(phaseifinonifi
2 ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi ifi 20ifiquotesdbs_dbs46.pdfusesText_46[PDF] Le metabolisme d'une cellule
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