La culture cellulaire dépend fortement des conditions. Ils varient pour chaque type de cellule, mais consistent généralement en un récipient approprié avec un substrat ou un milieu qui fournit les nutriments nécessaires (acides aminés, glucides, vitamines, minéraux), facteurs de croissance, hormones et gaz (CO2, O2) et régule la physico -environnement chimique (pH tampon, pression osmotique, température). La plupart des cellules nécessitent un substrat de surface ou artificiel (culture adhésive ou monocouche), tandis que d'autres peuvent se propager librement dans un milieu de culture (culture en suspension). La durée de vie de la plupart des cellules est génétiquement déterminée, mais certaines cultures cellulaires ont été transformées en cellules immortelles qui se reproduiront indéfiniment si des conditions optimales sont créées.
Définition
Sla définition ici est assez simple. En pratique, le terme « culture cellulaire » désigne désormais la culture de cellules issues d'eucaryotes multicellulaires, notamment de cellules animales, par opposition à d'autres types de culture. Le développement historique et les méthodes de culture sont étroitement liés à la culture de tissus et à la culture d'organes. La culture virale est également associée aux cellules en tant qu'hôtes pour les virus.
Histoire
Les techniques de laboratoire pour obtenir et cultiver des cellules séparées de la source de tissu d'origine sont devenues plus robustes au milieu du XXe siècle. Les principales percées dans ce domaine ont été réalisées par des scientifiques de l'université de Yale.
La percée du milieu du siècle
À l'origine, l'obtention et la culture de cellules étaient pratiquées afin de trouver une panacée pour de nombreux virus dangereux. Un certain nombre de chercheurs ont découvert que de nombreuses souches de virus peuvent vivre, se développer et se multiplier en toute sécurité sur des cellules animales cultivées artificiellement ou même sur des organes entiers conservés de manière autonome dans des flacons spéciaux. En règle générale, des cellules d'organes d'animaux aussi proches que possible de l'homme sont utilisées pour de tels tests - par exemple, des primates supérieurs comme les chimpanzés. Toutes ces découvertes ont été faites dans les années 1940, lorsque les expériences sur les humains étaient les plus pertinentes pour certaines raisons.
Méthodologie
Les cellules peuvent être isolées des tissus pour la culture ex vivo de plusieurs manières. Ils peuvent être facilement débarrassés du sang, mais seuls les globules blancs sont capables de croître en culture. Les cellules peuventêtre isolé des tissus solides par digestion de la matrice extracellulaire à l'aide d'enzymes telles que la collagénase, la trypsine ou la pronase avant d'agiter le tissu pour libérer les cellules en suspension. Alternativement, des morceaux de tissu peuvent être placés dans un milieu de croissance et les cellules qui se développent sont disponibles pour la culture. Cette méthode est connue sous le nom de culture d'explants.
Les cellules cultivées directement à partir du sujet sont appelées cellules primaires. À l'exception de certaines dérivées de tumeurs, la plupart des cultures de cellules primaires ont une durée de vie limitée.
Immortels et cellules souches
Une lignée cellulaire établie ou immortalisée a acquis la capacité de se reproduire indéfiniment, soit par mutation aléatoire, soit par modification délibérée, telle que l'expression artificielle du gène de la télomérase. De nombreuses lignées cellulaires sont bien connues comme types de cellules typiques.
La culture de masse de lignées cellulaires animales est essentielle à la production de vaccins viraux et d'autres produits biotechnologiques. La culture de cellules souches humaines est utilisée pour augmenter leur nombre et différencier les cellules en différents types adaptés à la transplantation. La culture de cellules humaines (souches) est également utilisée pour collecter des molécules et des exosomes libérés par les cellules souches à des fins thérapeutiques.
Connexion avec la génétique
Les produits biologiques produits par la technologie de l'ADN recombinant (ADNr) dans les cultures animales comprennentenzymes, hormones de synthèse, agents immunobiologiques (anticorps monoclonaux, interleukines, lymphokines) et anticancéreux. Alors que de nombreuses protéines plus simples peuvent être fabriquées à l'aide d'ADNr dans des cultures bactériennes, des protéines plus complexes qui sont glycosylées (modifiées par des glucides) doivent actuellement être fabriquées dans des cellules animales.
Un exemple important d'une protéine aussi complexe est l'hormone érythropoïétine. Les coûts de culture de cellules de mammifères étant élevés, des recherches sont en cours pour créer de telles protéines complexes dans des cellules d'insectes ou dans des plantes supérieures. L'utilisation de cellules embryonnaires uniques et d'embryons somatiques comme source de transfert direct de gènes par bombardement de particules, expression de gènes transitoires et microscopie confocale est l'une de ses applications. La culture de cellules végétales est la forme la plus courante de cette pratique.
Cultures de tissus
La culture tissulaire est la culture de tissus ou de cellules séparés d'un organisme. Ce processus est généralement facilité par l'utilisation d'un milieu de croissance liquide, semi-solide ou solide tel qu'un bouillon ou de la gélose. La culture tissulaire fait généralement référence à la culture de cellules et de tissus animaux, le terme plus spécifique étant utilisé pour les plantes, la culture de cellules végétales et de tissus. Le terme « culture tissulaire » a été inventé par le pathologiste américain Montrose Thomas Burroughs.
Histoire de la culture tissulaire
En 1885, Wilhelm Roux enleva une section de la moelleplaques de poulet fœtal et les a maintenus dans une solution saline chaude pendant plusieurs jours, établissant le principe de base de la culture tissulaire. En 1907, le zoologiste Ross Granville Harrison a démontré la croissance de cellules embryonnaires de grenouille qui donneraient naissance à des cellules nerveuses dans la lymphe coagulée. En 1913, E. Steinhardt, C. Israel et R. A. Lambert ont cultivé le virus de la vaccine dans des fragments de tissu de corne de cobaye. C'était déjà quelque chose de beaucoup plus avancé que la culture de cellules végétales.
Du passé au futur
Gotlieb Haberlandt a été le premier à souligner la possibilité de cultiver des tissus végétaux isolés. Il a suggéré que cette méthode pourrait déterminer les capacités des cellules individuelles par le biais de la culture tissulaire, ainsi que l'influence mutuelle des tissus les uns sur les autres. Au fur et à mesure que les affirmations originales de Haberland ont été réalisées, les techniques de culture de tissus et de cellules ont commencé à être activement appliquées, conduisant à de nouvelles découvertes en biologie et en médecine. Son idée originale, présentée en 1902, s'appelait la totipotentialité: "Théoriquement, toutes les cellules végétales sont capables de produire une plante complète." La culture des cultures cellulaires à cette époque a considérablement progressé.
Dans l'usage moderne, la culture tissulaire fait généralement référence à la croissance de cellules à partir du tissu d'un organisme multicellulaire in vitro. Les conditions de culture cellulaire ne sont pas très importantes dans ce cas. Ces cellules peuvent être isolées d'un organisme donneur, de cellules primaires ou d'une lignée cellulaire immortalisée. Les cellules se laventun milieu de culture qui contient les nutriments et les sources d'énergie nécessaires à leur survie. Le terme "culture tissulaire" est souvent utilisé de manière interchangeable avec culture cellulaire.
Demande
Le sens littéral de la culture tissulaire fait référence à la culture de morceaux de tissu, c'est-à-dire à la culture d'explants.
La culture tissulaire est un outil important pour l'étude de la biologie des cellules d'organismes multicellulaires. Il fournit un modèle de tissu in vitro dans un environnement bien défini qui peut être facilement manipulé et analysé.
Dans la culture de tissus animaux, les cellules peuvent être cultivées sous forme de monocouches 2D (culture conventionnelle) ou à l'intérieur d'échafaudages fibreux ou de gels pour obtenir des structures tissulaires 3D plus naturalistes (culture 3D). Eric Simon, dans un rapport de subvention NIH SBIR de 1988, a montré que l'électrofilage pouvait être utilisé pour produire des échafaudages en fibres polymères à l'échelle nanométrique et submicronique spécialement conçus pour être utilisés comme substrats cellulaires et tissulaires in vitro.
Cette première utilisation de grilles de fibres conductrices d'électricité pour la culture cellulaire et l'ingénierie tissulaire a montré que différents types de cellules adhéraient et proliféraient sur les fibres de polycarbonate. Il a été observé que, contrairement à la morphologie aplatie généralement observée dans la culture 2D, les cellules cultivées sur des fibres de cordon électrique présentent une morphologie 3D plus arrondie généralement observée dans les tissus in vivo.
Cultureles tissus végétaux, en particulier, sont associés à la culture de plantes entières à partir de petits morceaux de fibres végétales cultivées dans un milieu.
Différences entre les modèles
La recherche en ingénierie tissulaire, cellules souches et biologie moléculaire consiste principalement à cultiver des cultures cellulaires sur des plats en plastique plats. Cette méthode est connue sous le nom de culture cellulaire bidimensionnelle (2D) et a été développée pour la première fois par Wilhelm Roux, qui en 1885 a retiré une partie de la plaque médullaire d'un poulet embryonnaire et l'a conservée dans une solution saline chaude pendant plusieurs jours sur du verre plat.
Grâce aux progrès de la technologie des polymères, la boîte en plastique standard moderne pour la culture cellulaire bidimensionnelle, communément appelée boîte de Pétri, a émergé. Julius Richard Petri, un bactériologiste allemand, généralement reconnu dans la littérature scientifique comme l'inventeur de cette invention, a travaillé comme assistant de Robert Koch. Aujourd'hui, divers chercheurs utilisent également des flacons de culture, des cônes et même des sacs jetables comme ceux utilisés dans les bioréacteurs jetables.
Outre la culture de lignées cellulaires immortalisées bien établies, les cellules provenant d'explants primaires de nombreux organismes peuvent être cultivées pendant une période limitée jusqu'à ce que la sensibilité se produise. Les cellules primaires cultivées ont été largement utilisées dans la recherche, comme dans le cas des kératocytes de poisson dans les études de migration cellulaire. Les milieux de culture cellulaire peuvent être utilisés dans la plupart desdifférent.
Les cultures de cellules végétales sont généralement cultivées sous forme de cultures en suspension cellulaire dans des milieux liquides ou dans des cultures de cals sur des milieux solides. La culture de cellules et de cals végétaux indifférenciés nécessite un bon équilibre des hormones de croissance végétales, l'auxine et la cytokinine.
