Réponse globale de cellules animales cultivées en réacteur à des contraintes hydrodynamiques contrôlées et quantifiées – Hydrocell

Ce projet, dédié à l'étude de la réponse de lignées continues de cellules animales à des contraintes hydrodynamiques lors de cultures en réacteurs, prend en compte deux problématiques : - * D'une part, la production de molécules thérapeutiques (vaccins, protéines, anticorps) par des cellules animales connaît actuellement un grand essor. Pour répondre aux besoins, les capacités de production augmentent très rapidement, imposant des volumes de réacteurs allant jusqu'à des dizaines de m3. - * D'autre part, les cellules animales, dépourvues de paroi, sont particulièrement sensibles à leur environnement physique et biochimique. « Stressées », leur croissance est généralement ralentie, leur mortalité accélérée, et les conséquences sur la production et sur la qualité de la molécule produite peuvent devenir négatives. Aussi, il est important d'améliorer la connaissance du couplage entre l'hydrodynamique de ces réacteurs et la réponse globale des cellules, en étudiant plus finement l'effet cumulatif des contraintes subies par les cellules tout au long du procédé, et la cinétique des processus biochimiques entraînant la mort des cellules. - - Une approche en deux temps est proposée : - * En premier lieu, seront étudiées de manière découplée : i) la mise en ?uvre de cultures de cellules CHO dans un bioréacteur à contraintes contrôlées. La conception de ce réacteur, continu et perfusé, fait que les cellules ne sont soumises qu'aux seules contraintes imposées par l'utilisateur. Elles y sont soumises pendant de longues durées et ne rencontrent aucun autre stress (absence de pompes, de cuves agitées, de bulles, oxygène dissous et nutriments en excès); ii) la caractérisation de ces contraintes (durée et intensité cumulée) par vélocimétrie laser et simulation numérique ; iii) les cinétiques cellulaires de croissance, de mort (nécrose et apoptose) et de production d'une protéine recombinante, par cytométrie en flux ou électrophorèse capillaire ; iv) l'étude de diverses conditions transitoires pour la mise en évidence de phénomènes d'adaptation des cellules, de relaxation ou d'accumulation de contraintes. - * Dans un second temps, sera envisagée l'intégration des résultats obtenus dans un modèle global destiné à faciliter la conception et la conduite des réacteurs industriels. - - Les retombées scientifiques attendues sont de deux ordres. D'une part, ce projet devrait améliorer la connaissance: i) des processus cellulaires provoqués par des contraintes hydrodynamiques prolongées sur une lignée continue d'intérêt industriel ; ii) des corrélations entre les diverses conditions de contraintes (durée, intensité) et les comportements cellulaires macroscopiques ou la qualité des produits synthétisés. - - Les perspectives à long terme sont des progressions significatives dans la conception des cytoculteurs industriels par : i) l'intégration dans les modèles macroscopiques de cinétiques cellulaires, de termes sources traduisant le couplage avec les contraintes hydrodynamiques ; ii) l'établissement de « fiches signalétiques de contraintes », destinées à aider à la conception des réacteurs. - - Ce projet est issu de la volonté de jeunes chercheurs de constituer une équipe émergente autour d'une thématique originale et pluridisciplinaire. Il propose d'intégrer les approches et les méthodologies de domaines scientifiques traditionnellement éloignés pour répondre de manière innovante au cas spécifique des procédés de culture en masse de cellules animales. -