Caractérisation d’une lignée cellulaire Vero en suspension pour le développement d’une nouvelle plateforme vaccinale

Characterisation of a suspension Vero cell line for the development of a new viral vaccine platform

• Auteur / Autrice : Léa Bourigault
• Direction : Bertrand Pain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 10/07/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cellule souche et cerveau (Bron ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Mathias Faure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Acloque, Audrey Esclatine, Corinne Bresson-Mazet, Laurent Dacheux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Acloque, Audrey Esclatine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage de l'ARN

Cultures cellulaires

Transcriptome

Vaccins

Mots clés libres

Vero

Suspension

Culture cellulaire

Vaccins

Virus

Transcriptomique

Productivité virale

Vero

Suspension

Cell culture

Vaccines

Virus

Transcriptomic

Viral productivity

Résumé

La production de vaccins viraux à grande échelle, notamment avec des cellules Vero, est réalisée à l'aide de microporteurs et limitée par la surface disponible. L'utilisation de cellules Vero non adhérentes permettrait de s'affranchir de cette contrainte. Le développement des cellules Vero en suspension dans un milieu sans sérum a été initié par différents acteurs du secteur mais une augmentation importante du temps de doublement limite leur industrialisation. A partir d’une lignée de cellules Vero adhérentes cultivées sans sérum, nous avons obtenu un nouvel isolat capable de proliférer en suspension et l’avons caractérisé au niveau moléculaire et de sa production virale. Afin de mieux identifier les mécanismes de la transition adhésion-suspension, une analyse transcriptomique RNA-Seq a été réalisée entre les deux lignées. Cette approche a permis d’identifier, au sein de la lignée Vero en suspension, i) une sous-expression très importante de gènes liés à l’adhésion et à la matrice extracellulaire, ii) une modification de l’expression de récepteurs de facteurs de croissance et de voies de signalisation liées à la prolifération cellulaire et iii) des variations très réduites à nulles de l’expression de récepteurs viraux d’intérêt. Nous avons par la suite comparé la croissance et les paramètres métaboliques des cellules adhérentes et en suspension. Le temps de doublement moyen des cellules en suspension est de 40h contre 30h pour les adhérentes. Si les cinétiques de la glutaminolyse sont similaires entre les deux lignées, les cellules en suspension présentent un métabolisme du glucose plus efficace, moins tourné vers la production de lactate. Une optimisation de la croissance cellulaire a par la suite été effectuée, permettant d’abaisser significativement le temps de doublement des cellules Vero en suspension. Des tests de production virale ont ensuite été réalisés avec succès pour trois virus. Des productivités virales similaires voire supérieures ont été obtenues en cellules Vero en suspension comparativement aux cellules adhérentes. L’ensemble des travaux réalisés valide le potentiel d’une lignée Vero cultivée en suspension comme nouvelle plateforme de production de vaccins viraux.

Large-scale vaccine production, especially with Vero cells, is carried out using microcarriers and limited by the available surface area. The use of non-adherent Vero cells would overcome this constraint. The development of Vero cells in suspension in a serum-free medium has been initiated by various actors in the sector. However, until now a significant increase in the doubling time limit their industrialization. From an adherent Vero line cultured without serum, we obtained a new isolate capable of proliferating in suspension and characterized it at the molecular level as well as its viral productivity. To better identify the mechanisms of the adhesion-suspension transition, an RNA-Seq transcriptomic analysis was carried out between the two cell lines. This approach allowed to identify, in the suspension cell line, i) a very important under-expression of genes linked to adhesion and to the extracellular matrix, ii) a modification in the expression of growth factors receptors and in signaling pathways associated with proliferation and iii) very reduced to no variations in the expression of viral receptors of interest. Then, we compared growth and metabolic parameters of adherent and suspension cells. The average doubling time of the suspension cells is 40h against 30h for the adherent ones. If the kinetics of glutaminolysis are similar between the two lines, the cells in suspension show a more efficient glucose metabolism, which is less oriented towards the lactate production. Optimization of cell growth was then performed and allowed a significant reduction of the population doubling time. Viral production assays were successfully carried out for three viruses. Comparable to improved viral productivities were obtained with the suspension Vero cell line compared to the adherent cell line. All this work validates the potential of a Vero line cultured in suspension as a new platform to produce viral vaccines.