Types de lignées cellulaires

Les biologistes cellulaires cultivent des cellules dans leur laboratoire pour percer les secrets de l'activité cellulaire normale et anormale. Des cellules d'humains, d'animaux, de plantes et de micro-organismes sont isolées et cultivées pour développer des lignées cellulaires destinées à des études de recherche. De nombreux types d'études de lignées cellulaires ont une grande application dans le domaine de la science médicale. Par exemple, les lignées cellulaires sont utilisées pour étudier les mutations génétiques, les traitements contre le cancer, le dépistage des médicaments, le vieillissement, le métabolisme et les vaccins.

Les chercheurs de laboratoire cultivent de grandes populations de cellules à partir d'une ou plusieurs cellules mères. Une culture cellulaire provient de cellules d'un donneur de tissu primaire ou d'une lignée cellulaire achetée via une biobanque cellulaire. Les cellules cultivées prolifèrent dans un milieu de croissance dans des conditions soigneusement régulées. Les cultures cellulaires sont inestimables pour diagnostiquer les infections et les anomalies, tester de nouveaux médicaments et étudier des maladies comme le cancer, selon le

Les scientifiques étudient attentivement les cellules cultivées à partir d'humains, d'animaux, de plantes, de bactéries et de levures. Certaines cultures cellulaires possèdent la capacité de se diviser indéfiniment. Cultures primaires sont des cellules isolées du tissu et cultivées jusqu'à ce que les cellules atteignent la capacité maximale (confluence) pour leur conteneur. Les cellules sont ensuite transférées dans un secondaire récipient contenant du milieu frais pour encourager la multiplication cellulaire continue.

Chaque réplication cellulaire augmente les risques d'erreur mitotique et d'exposition à la contamination. Le processus est similaire au vieillissement. La plupart des cellules ne peuvent se répliquer qu'un certain nombre de fois avant de mourir naturellement ou d'entrer dans une période de repos appelée sénescence. Les lignées cellulaires composées de cellules mortelles qui ne peuvent pas vivre éternellement sont appelées lignées cellulaires finies.

Certaines cellules acquérir spontanément la capacité de se multiplier indéfiniment. Dans le laboratoire, immortalité peut être induite en transformant les cellules chimiquement ou avec des virus. Les populations de cellules immortelles sont appelées lignées cellulaires continues. La plupart des lignées cellulaires finies et continues sont dépendant de l'ancrage, ce qui signifie que leur existence dépend de substrats riches en nutriments, de gaz, d'enzymes, d'un pH correct et d'une température appropriée.

Des précautions doivent être prises pour protéger les lignées cellulaires finies et continues contre l'infection et l'instabilité des gènes qui peuvent se produire avec des transferts multiples. Le problème peut être résolu par un stockage cryogénique. La congélation des cellules avec de l'azote liquide nécessite une surveillance constante de la température et une réfrigération de secours en cas de panne de courant ou de bris d'équipement.

Des cellules sous-cultivées provenant d'une culture primaire initient une lignée cellulaire. Sauf modification contraire, les cellules normales d'une culture primaire ont une durée de vie programmée, ce qui signifie qu'elles sont finies. Les cellules les plus fortes et à croissance rapide prédominent et donnent lieu à une uniformité dans la population. Chaque transfert est appelé un passage.

Lignées de cellules souches sont très vénérés par les chercheurs car une cellule souche a le pouvoir de se répliquer ou de se différencier en de nombreux types de cellules spécialisées telles que neurones ou alors ostéocytes. Les cellules souches réparent les tissus endommagés et régénèrent les membres manquants chez certaines espèces. Les études sur les cellules souches pourraient conduire à des avancées dans le traitement de maladies courantes telles que les maladies coronariennes et le diabète. Cependant, il reste encore beaucoup à apprendre dans le domaine de la médecine régénérative, selon le Instituts nationaux de la santé.

Les souches cellulaires sont des sous-populations d'une lignée cellulaire. Les souches cellulaires dérivent de cellules qui ont été retirées de la lignée cellulaire et génétiquement modifiées par clonage ou transmission d'un virus, par exemple. Une souche cellulaire peut également résulter d'une contamination au cours du processus de transfert.

Cellules HeLa sont la lignée cellulaire la plus ancienne aux États-Unis, selon le Médecine John Hopkins site Internet. Les cellules HeLa portent le nom d'Henrietta Lacks, une mère de cinq enfants décédée en 1951 à l'âge de 31 ans d'une forme agressive de cancer du col de l'utérus. Les médecins de l'hôpital John Hopkins ont été surpris de la vitesse à laquelle la tumeur biopsiée d'Henrietta s'est développée en laboratoire.

Les cellules HeLa tumorales à croissance sauvage les rendent bien adaptées pour tester les effets de médicaments expérimentaux sur les cellules cancéreuses avant les essais cliniques sur les humains. Les études sur les cellules HeLa ont conduit à de nombreuses découvertes révolutionnaires. Remarquablement, cette lignée cellulaire est encore utilisée aujourd'hui dans les laboratoires de recherche du monde entier.

Lignées cellulaires animales comprennent des cellules prélevées sur des centaines d'espèces animales. L'étude des lignées cellulaires animales, de leur origine et de leurs caractéristiques permet de mieux comprendre la biologie du développement, l'expression des gènes et l'évolution. Les résultats ont également une importance pour la physiologie humaine. La recherche de cultures de lignées cellulaires animales réduit la dépendance vis-à-vis des animaux de laboratoire. Les exemples comprennent:

• Lignées cellulaires de grenouille.
  
• Lignées cellulaires de hamster.
  
• Lignées cellulaires de souris.
  
• Lignées cellulaires de rat.
  
• Lignées cellulaires de chien.
  

Cultivé lignées cellulaires humaines doivent être obtenus auprès d'une banque de cellules réputée qui suit des protocoles stricts d'identification et de stockage. Une identification erronée de la lignée cellulaire limite la validité des découvertes et la généralisabilité des résultats d'un chercheur. De nombreux types de cellules humaines sont catalogués dans des banques de cellules pour la recherche et les études de tests de médicaments :

• jcam1.6 lymphocytes humains.
  
• Cellules de vessie humaine J82.
  
• kmst-6 cellules de la peau humaine.
  
• hela229 cellules cervicales humaines.
  

Lignées cellulaires cancéreuses avec des tumeurs et des mutations génétiques offrent un aperçu important de la façon dont les changements dans les gènes se produisent et progressent. En savoir plus sur la genèse des tumeurs peut suggérer de meilleurs traitements médicamenteux et des changements de mode de vie recommandés. Par exemple, des mutations du gène RAS sont observées dans des cancers du côlon, du pancréas, de la vessie et des ovaires qui ne répondent pas bien aux médicaments inhibiteurs de l'EGFR. La culture de lignées cellulaires avec la mutation du gène RAS fournirait un modèle pour tester des traitements médicamenteux alternatifs.

Les lignées cellulaires isogéniques sont conçues en laboratoire en insérant un gène dans un échantillon de cellules isolées d'une lignée cellulaire. Les cellules modifiées sont ensuite comparées à des cellules dérivées directement de la cellule mère, qui sert de groupe témoin. Par exemple, les outils d'édition de gènes Clustered Regularly Interspaced Short Palindromique Repeat (CRISPR) peuvent créer des lignées cellulaires isogéniques d'oncogènes à utiliser pour tester de nouveaux médicaments anticancéreux. Des études utilisant des lignées cellulaires isogéniques offrent également un aperçu de la façon dont le génotype influence le phénotype.

Une attention particulière est accordée à la sélection du type de lignée cellulaire le plus approprié pour une étude planifiée. Le but de l'expérience devrait être un facteur déterminant dans la sélection du type de cellule. Par exemple, les cellules hépatiques sont un bon choix lors de l'étude de la toxicité. Les lignées cellulaires continues sont plus faciles à maintenir à long terme.

Les cellules poussant dans un flacon ou une boîte de culture se sont répandues dans le milieu nutritif de leur récipient, recouvrant finalement la surface, appelée confluence. Les biologistes cellulaires notent souvent le niveau de confluence observé lorsqu'ils rapportent leurs découvertes. Par exemple, 80 pour cent de confluence indique qu'environ 80 pour cent de la surface est recouverte de cellules.

Les cellules sont généralement transférées avant d'atteindre 100 pour cent de confluence pour les maintenir en croissance active. Cependant, les cellules immortalisées peuvent continuer à se diviser et à former des couches. Le taux de croissance des lignées cellulaires varie selon le type.

La contamination des lignées cellulaires cultivées est un problème sérieux dans la recherche médicale. UNE article 2015 dans La science a cité le généticien Christopher Korch disant: « … des dizaines de milliers de publications, des millions de revues citations et potentiellement des centaines de millions de dollars de recherche » sont liés à des études utilisant des lignées cellulaires. Des efforts sont en cours pour exposer des lignées cellulaires couramment utilisées qui contiennent d'autres types de cellules.

Des exemples d'erreurs flagrantes incluent la confusion entre les cellules de porcs ou de rats et les cellules humaines et la non-divulgation de la confusion lors de la communication des résultats de l'étude. On pense également que de nombreuses lignées cellulaires humaines sont contaminées par des cellules HeLa à croissance rapide, qui dépassent les autres cellules en division en cas de contact accidentel. Des groupes comme l'International Cell Line Authentication Committee s'efforcent de corriger la situation en exigeant la vérification de l'identité des spécimens lors du lancement d'une étude.