Compréhension du métabolisme cellulaire et de la synthèse du polyoside capsulaire chez Haemophilus influenzae de type b

Understanding the cell metabolism and synthesis of the capsular polysaccharide from Haemophilus influenzae type b

• Auteur / Autrice : Jerome Le hir
• Direction : Nicholas David Lindley, Pascal Loubière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Microbienne et Enzymatique
• Date : Soutenance le 25/10/2012
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (Toulouse)
• Jury : Président / Présidente : Muriel Cocaign-bousquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicholas David Lindley, Pascal Loubière, Fabien Barbirato, Armel Guyonvarch
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Claude-gilles Dussap, Laurence Mulard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaccins

Métabolisme énergétique

Haemophilus influenzae

Transcriptome

Mots clés libres

Haemophilus influenzae

Haemophilus influenzae type b

Hib

Métabolisme

Polyribosyl-ribitol-phosphate

PRP

Transcriptome

Fluxome

Procédé industriel

Haemophilus influenzae

Haemophilus influenzae type b

Hib

Metabolism

Polyribosyl-ribitol-phosphate

PRP

Transcriptome

Fluxome

Industrial proces

Résumé

Réalisé au sein du LISBP (Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés, INSA Toulouse), ce travail porte sur l’étude du germe pathogène Haemophilus influenzae de type b (Hib). L’objectif du travail est l’amélioration de la compréhension du métabolisme cellulaire et de la synthèse du polyoside capsulaire chez Hib, utilisé pour la fabrication du vaccin. Ainsi, une étude bibliographique associée à une analyse in silico et à une démarche expérimentale rationnelle a permis de développer un milieu chimiquement défini répondant aux critères de robustesse du procédé et de qualité du produit. Par ce travail, il a pu être défini les facteurs nutritionnels et environnementaux influents sur la production de biomasse et de PRP. Plus généralement, ce travail a permis une meilleure compréhension de la physiologie cellulaire. Une étude Bioinformatique et Transcriptomique a permis l’établissement de cartes métaboliques spécifiques de la souche Hib de notre étude, et de mieux comprendre l’influence du milieu de culture sur la production de polyoside capsulaire. En complément, une étude Fluxomique a permis de développer les connaissances sur le métabolisme général de la souche et plus particulièrement sur la voie de synthèse du polyoside.Sur un plan plus appliqué, une corrélation directe entre la consommation de glucose et la production de polyoside a pu être établie, et ce, dans un environnement maîtrisé de culture en fermenteur. La combinaison du travail développé tant sur le procédé que sur le milieu de culture chimiquement défini ou la sélection de souche, a permis, à l’échelle laboratoire, une multiplication par 6,2 de la production de polyoside capsulaire (7,8 en spécifique) par rapport à la condition initiale de l’étude en milieu complexe. Ce résultat a alors pu être validé chez Sanofi-pasteur à l’échelle pré-industrielle (1000L), tout en conservant une qualité du produit conforme aux critères de production pharmaceutique

This work, undertaken at LISBP (Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés, INSA Toulouse), concerns the study of the pathogen Haemophilus influenzae type b (Hib). The objective was to improve the understanding of cellular metabolism and the synthesis of the capsular polysaccharide in Hib, used for vaccine production. A literature review coupled with a rational experimental approach has enabled a chemically defined medium that meets the criteria of process robustness and product quality to be developed. This work has defined the key nutritional and environmental factors affecting biomass and PRP production. Bioinformatics and Transcriptomic studies have allowed the specific metabolic characteristics of the Hib strain to be mapped and enabled a better understanding of the influence of culture medium on capsular polysaccharide production to be obtained. A Fluxomics study points to specific organization of the central pathways and more specifically the interaction between the pentose phosphate pathway and the pathway of polysaccharide biosynthesis. On a more applied aspect, direct correlation between glucose consumption and production of polysaccharide was established in a batch culture. The combined knowledge obtained in this study enabled a 6.2-fold increase in production of capsular polysaccharide (7.8 in specific production) to be obtained in laboratory scale installations as compared to the initial fermentation process using complex media. This result was then validated at Sanofi-pasteur at the pilot-plant level (1000L), and shown to maintain product quality as defined by pharmaceutical production criteria