Culture cellulaire - Définition
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Introduction
En biologie, la culture cellulaire désigne un ensemble de techniques utilisées pour faire croître des cellules hors de leur organisme ("ex-vivo") ou de leur milieu d'origine, dans un but d'expérimentation scientifique ou de fécondation in vitro.
Origine des cellules
Les cellules mises en culture peuvent être:
- des micro-organismes libres (bactéries ou levures)
- des cellules "saines" prélevées fraîchement d'un organisme (biopsie,...), on parle alors de "culture primaire". Ces cellules ne peuvent habituellement pas être maintenues en culture indéfiniment, notamment à cause de leur nombre limité de divisions (limite de Hayflick).
- des cellules ayant une capacité de division non limitée (on parle d'"immortalité en culture"). Ce sont des lignées cellulaires. Les lignées sont soit des cellules cancéreuses, soit des cellules en voie de cancérisation, soit des cellules saines rendues "immortelles" artificiellement.
- Des tranches d'organes (d'épaisseur optimisée selon le tissu)
Culture des micro-organismes
La plupart du temps, les micro-organismes sont cultivés en suspension dans un milieu de culture ou sur un support nutritif semi-solide dans des boîtes de Petri. Les conditions physico-chimiques de croissance des bactéries en culture varient beaucoup, aussi bien en termes de température, pression atmosphérique, salinité du milieu, composition en biomolécules, et même parfois luminosité (exemple de certaines cyanobactéries).
Voir aussi l'article sur la culture microbiologique.
Étapes générales de la culture cellulaire
On décongèle une ou plusieurs ampoules de cellules. Cette ampoule contient des cellules dans un milieu de culture adapté + un agent protecteur (qui permet d'éviter une trop grande mortalité lors de la congélation). Après la décongélation on élimine l'agent protecteur (DMSO par exemple, qui est d'autre part toxique pour les cellules) par centrifugation puis on rajoute du milieu de culture adapté frais. Enfin, on remet les cellules à l'incubateur pour les cultiver.
Évolution et prospective
Pour répondre à la demande de la médecine régénératrice, de premiers robots ou systèmes automatisés de culture cellulaire apparaissent sur le marché au début du XXIème siècle.
En 2010, L'Institut National des Sciences et Techniques Industrielles Avancées (AIST, JAPON) - et Kawasaki Heavy Industries ont présenté le premier robot (dit R-CPX, pour Robotized - Cell Processing eXpert system) capable de cultiver conjointement des cellules venant de plusieurs personnes. C'est un bloc de 4m de large et 2m de haut comprenant 2 bras robotisés reproduisant les mouvements d'un technicien expérimenté, dans un milieu désinfecté par de la vapeur de peroxyde d'hydrogène. Il coûterait environ 100 millions de yen, soit +/- 800.000 €) et l'entreprise espère en vendre une centaine d'unités en 10 ans.
Culture des cellules animales
Les cellules animales sont généralement cultivées en incubateurs, à une température de 37 °C et dans une atmosphère très humide à teneur en CO2 contrôlée, souvent 5%.
Certaines cellules sont cultivées en suspension dans leur milieu nutritif (cellules non-adhérentes), d'autres sur des plastiques traités leur offrant des capacités d'adhérence. Ces supports peuvent prendre la forme de boîtes de différents formats ou de "flasks".
Des techniques particulières de culture peuvent être appliquées à certaines cellules, soit de façon obligatoire pour leur survie, soit pour améliorer ces conditions ou le contrôle de certains paramètres lors des expériences:
- optimisation des conditions "atmosphériques" (ajout d'oxygène...)
- optimisation de la composition des milieux nutritifs (ajout de certaines hormones,...)
- optimisation des supports (composition en biomolécules,...)
- culture sous agitation
- co-culture avec des cellules "nourricières"
- culture sur des tissus préalablement "tués" par un procédé de congélation/décongélation
- inclusion dans des gouttelettes d'alginate
- ...
