La production de globules rouges en laboratoire répond à une difficulté persistante : les besoins transfusionnels excèdent l'offre de donneurs, et la pénurie pèse particulièrement sur les patients de groupe sanguin rare. L'équipe avait précédemment mis au point un protocole en trois étapes produisant des globules rouges matures à partir de cellules CD34+ issues de moelle osseuse, de sang périphérique, de cytaphérèse ou de sang de cordon, en milieu sans sérum supplémenté en cytokines. Restait à établir que ces cellules sont métaboliquement comparables aux cellules natives. Ce travail les confronte par métabolomique, au stade réticulocytaire puis à maturité.
Des cellules CD34+ de sang de cordon ont été différenciées en progéniteurs érythroïdes, puis cultivées sur une lignée stromale murine MS-5 qui autorise la différenciation érythroïde terminale, énucléation comprise. Au quinzième jour, la population était majoritairement réticulocytaire : 89 % ± 10 % au marquage au thiazole orange, proportion identique pour l'expression du récepteur de la transferrine CD71. Les réticulocytes natifs ont été purifiés du sang de cordon par sélection immunomagnétique anti-CD71, à plus de 96 % ± 2 % de pureté. Les métabolites ont été analysés par deux systèmes de chromatographie liquide couplés à la spectrométrie de masse haute résolution, en ionisation positive et négative, associant chromatographie d'interaction hydrophile pour les composés très polaires et phase inverse pour les acides gras et les acylcarnitines. Quatre-vingt-six métabolites d'intérêt biologique ont été retenus.
Les voies centrales de la fonction érythrocytaire — glycolyse, métabolisme du glutathion — se sont révélées superposables entre les deux types de réticulocytes. Vingt-et-un métabolites variaient d'un facteur deux au moins. Parmi ceux augmentés en culture figuraient six acides aminés (glutamine, alanine, sérine, ornithine, thréonine, asparagine), que leur concentration dans le milieu et leurs transporteurs de surface suffisent à expliquer. La baisse de la carnitine et de ses dérivés suggère un renouvellement membranaire moindre qu'en circulation, où la contrainte est plus forte. Celle du malate, du 2-oxoglutarate et du succinate oriente vers une production d'ATP privilégiant la glycolyse, favorisée par la richesse du milieu en glucose. Les deux métabolites les plus abaissés, l'ergothionéine et la stachydrine, partagent le même transporteur et sont absents ou très peu présents du milieu : l'ergothionéine, que les cellules humaines ne savent pas synthétiser, provient de l'apport maternel et alimente une voie antioxydante efficace.
Huit jours de culture supplémentaires ont conduit les deux populations à maturation. La plupart des métabolites élevés dans les réticulocytes de culture étaient alors revenus au niveau natif. Sur les quatre-vingt-six métabolites suivis, sept seulement restaient liés aux conditions de culture et quatre à l'origine des échantillons, une analyse de covariance ayant écarté la variabilité interindividuelle pour sept des onze métabolites concernés. Les globules rouges bio-produits présentent donc une signature métabolique presque identique à celle des globules rouges natifs, et les écarts résiduels ne touchent pas les fonctions essentielles — un argument de robustesse pour un protocole destiné aux patients de groupe rare.
Ce travail est cité dans notre article Métabolomique.