Les Microalgues : nouvelles usines cellulaires pour la production de glycoprotéines recombinantes à intérêt thérapeutique

• Auteur / Autrice : Gaëtan Vanier
• Direction : Muriel Bardor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de glycobiologie et matrice extracellulaire végétale (Mont Saint-Aignan (Seine-Maritime)2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Maité Montéro-Hadjadje
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Ronin, Gilles Peltier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glycosylation

Érythropoïétine

Chlamydomonas reinhardtii

Glycoprotéines

Microalgues

Résumé

Les microalgues sont couramment utilisées pour la production de compléments alimentaires tels que la Spiruline. Récemment, quelques espèces de microalgues ont été étudiées comme potentielle plateforme de production de biomédicaments. Dans ce contexte biotechnologique, les microalgues sont attrayantes dans la mesure où leur culture est facile, rapide, bon marché et adaptable sans trop de difficulté à la production à grande échelle. De plus, certaines microalgues sont des organismes reconnus comme GRAS (Generally Recognized As Safe). Cependant, avant de pouvoir envisager toute utilisation industrielle des microalgues pour la production de biomédicaments, certains problèmes doiveny être résolus, parmi lesquels les modifications post-traductionnelles. Parmi ces modifications, la N-glycosylation est un des attributs critiques pour les biomédicaments, car la plupart des biomédicaments sont en réalité des glycoprotéines. Dans le cadre de nos travaux, deux microalgues modèles Phaeodactylum tricornutum et Chlamydomonas reinhardtii ont été transformées pour produire deux glycoprotéines thérapeutiques, à savoir un anticorps monoclonal (mAb) et l'érythropoïétine, respectivement. Ces deux glycoprotéines ont été caractérisées biochimiquement par une approche de glycoprotéomique couplée à la spectrométrie de masse afin d'évaluer les différences retrouvées sur leurs motifs glycanniques en comparaison avec ceux retrouvés chez l'humain. De plus, la capacité de fonctionnalité de liaison du mAb aux Fcγ récepteurs du système immunitaire humain a été effectuée afin de démontrer la fonctionnalité de cet anticorps produit chez une microalgue. Pour finir, une tentative d'humanisation des N-glycannes de ces microalgues a été effectuée en sur-exprimant une enzyme clé : la N-acétylglucosaminyltransférase GnT I.

Miccroalgae are currently used for the production of food compounds such as Spiruline. Recently, some microalgal species have been investigated as potential biofactories to produce biopharmaceuticals. In this biotechnological context, microalgae are cheap, easy and fast to grow, scalable at the industrial scale and are recognized as GRAS organisms (Generally Recognized As Safe). However, some problems remain to be solved before any industrial production for microalgae-made biopharmaceuticals. Among them, post-translational modifications need to be considered and especially the N-glycosylation because most of biopharmaceuticals are glycoproteins. The objectives of the PhD were 1- to biochemically characterize using a glycproteomic approache coupled to mass spectrometry two microalgae-made biopharmaceuticals, a monoclonal antibody and erythropoietin, produced by Phaeodactylum tricornutum and Chlamydomonas reinhardtii, respectively ; 2- to investigate the ability of the recombinant monoclonal antibody to bind to Fcγ receptors to functionally characterize the microalgae-made mAb and 3- according to the biochemical characterization, to initiate the humanization of the N-glycosylation pathways in these two microalgae by overexpressing a key enzyme like the N-acetylglucosaminyltransferase GnT I.