La Culture In Vitro (CIV) (Mai 2024)
La culture de tissus, une méthode de recherche biologique dans laquelle des fragments de tissus d'un animal ou d'une plante sont transférés dans un environnement artificiel dans lequel ils peuvent continuer à survivre et à fonctionner. Le tissu cultivé peut consister en une seule cellule, une population de cellules ou tout ou partie d'un organe. Les cellules en culture peuvent se multiplier; changer la taille, la forme ou la fonction; présentent une activité spécialisée (les cellules musculaires, par exemple, peuvent se contracter); ou interagir avec d'autres cellules.
Développements historiques
Une première tentative de culture tissulaire a été faite en 1885 par le zoologiste allemand Wilhelm Roux, qui a cultivé du tissu à partir d'un embryon de poulet dans une solution chaude de sel. Le premier véritable succès est venu en 1907, cependant, lorsque le zoologiste américain Ross G. Harrison a démontré la croissance des processus des cellules nerveuses de la grenouille dans un milieu de lymphe coagulée. Le chirurgien français Alexis Carrel et son assistant Montrose Burrows ont ensuite amélioré la technique de Harrison, faisant état de leurs avancées initiales dans une série d'articles publiés en 1910-1911. Carrel et Burrows ont inventé le terme culture tissulaire et défini le concept. Par la suite, un certain nombre d'expérimentateurs ont réussi à cultiver des cellules animales, en utilisant comme milieu de culture une variété de fluides biologiques, tels que la lymphe, le sérum sanguin, le plasma et les extraits de tissus. Dans les années 80 et 90, des méthodes ont été développées qui ont permis aux chercheurs de cultiver avec succès des cellules souches embryonnaires de mammifères dans des conditions artificielles. Ces percées ont finalement permis l'établissement et le maintien de lignées de cellules souches embryonnaires humaines, ce qui a permis aux chercheurs de mieux comprendre la biologie humaine et a grandement facilité les progrès en thérapeutique et en médecine régénérative.
Environnements culturels
Les cellules peuvent être cultivées dans un milieu de culture d'origine biologique tel que du sérum sanguin ou un extrait tissulaire, dans un milieu synthétique chimiquement défini, ou dans un mélange des deux. Un milieu doit contenir des proportions appropriées des nutriments nécessaires pour les cellules à étudier et doit être convenablement acide ou alcalin. Les cultures sont généralement cultivées soit en couches uniques de cellules sur une surface en verre ou en plastique, soit en suspension dans un milieu liquide ou semi-solide.
Pour initier une culture, un petit échantillon du tissu est dispersé sur ou dans le milieu, et le flacon, le tube ou la plaque contenant la culture est ensuite incubé, généralement à une température proche de celle de l'environnement normal du tissu. Des conditions stériles sont maintenues pour éviter la contamination par des micro-organismes. Les cultures sont parfois démarrées à partir de cellules uniques, entraînant la production de populations biologiques uniformes appelées clones. Les cellules individuelles donnent généralement naissance à des colonies dans les 10 à 14 jours suivant leur mise en culture.
Cultures primaires et lignées cellulaires établies
Il existe deux principaux types de cultures: les cultures primaires (mortelles) et les cultures de lignées cellulaires établies (immortelles). Les cultures primaires sont constituées de cellules, de tissus ou d'organes normaux qui sont excisés directement à partir de tissus prélevés par biopsie sur un organisme vivant. Les cultures primaires sont avantageuses en ce qu'elles modélisent essentiellement la fonction naturelle de la cellule, du tissu ou de l'organe étudié. Cependant, plus les échantillons sont maintenus longtemps en culture, plus ils accumulent de mutations, ce qui peut entraîner des changements dans la structure des chromosomes et la fonction cellulaire. De plus, les cultures primaires sont généralement mortelles. Les cellules subissent un processus de vieillissement par lequel elles se multiplient sur seulement 50 à 100 générations, après quoi le taux diminue de façon marquée. Le point auquel les cellules des cultures primaires cessent de croître ou subissent une sénescence réplicative, marque la soi-disant limite Hayflick (du nom de son découvreur, le microbiologiste américain Leonard Hayflick).
En revanche, les lignées cellulaires établies peuvent se perpétuer indéfiniment. Ces lignées cellulaires sont généralement dérivées de biopsies tumorales de patients, ou elles peuvent être générées à partir de cellules primaires qui ont subi des mutations qui leur ont permis de dépasser la limite de Hayflick et de continuer à se répliquer. À l'instar des cellules des cultures primaires, les cellules des lignées établies accumulent au fil du temps des mutations qui peuvent changer leur caractère. Ainsi, pour que les chercheurs de différents laboratoires puissent comparer les résultats d'expériences utilisant les mêmes lignées cellulaires, ils doivent confirmer l'identité des cellules avec lesquelles ils travaillent. L'identité cellulaire est vérifiée par un processus connu sous le nom d'authentification, dans lequel le profil ADN des cellules cultivées est comparé au profil connu ou standard de cette lignée cellulaire.
