Culture cellulaire et comportement des cellules in vitro

Cartes de révision complètes sous forme de questions et réponses sur les principes de la culture cellulaire, le comportement des cellules normales et cancéreuses in vitro, ainsi que les méthodes d'isolement cellulaire.

Quel est le principe fondamental de la culture cellulaire in vitro ?

Maintenir in vitro des cellules vivantes pendant une durée variable dans des boîtes de culture, selon l'origine des cellules, afin de les étudier et de les conserver.

Quel chercheur a obtenu le prix Nobel en 1912 pour des travaux en culture cellulaire ?

Carrel.

Quels sont les deux principaux types de composants d'un milieu de culture classique ?

1) Les substances nutritives élémentaires (eau, acides aminés, glucose, vitamines, sels/ions, oligoéléments) et 2) Les suppléments pour la division comme le Sérum de Veau Foetal (SVF) apportant hormones, facteurs de croissance (FC), protéines et lipides.

Que contiennent les milieux de culture chimiquement définis sans sérum (SVF) ?

Des substances nutritives élémentaires, des éléments précis (Insuline + transferrine + Albumine) et un facteur de croissance (FC) spécifique (EGF, NGF, IL-2) selon le type cellulaire.

Quelles sont les conditions requises pour la culture cellulaire et quels sont les rôles de la hotte et de l'incubateur ?

La culture se fait en milieu stérile dans un incubateur à $37\,^\circ\text{C}$ avec $5\%$ de $\text{CO}_2$. La hotte permet de manipuler le milieu dans un environnement stérile, et l'incubateur garantit les conditions de température et de $\text{CO}_2$.

Comment varie la couleur du rouge phénol selon le pH du milieu de culture ?

À pH $7,2 - 7,4$, le milieu est rouge (il s'acidifie lors des divisions). Si le milieu s'acidifie (pH $< 7$), il devient orange. S'il s'alcalinise (pH $7,8$), il devient violet.

Quelles sont les quatre applications de la culture cellulaire mentionnées dans le cours ?

La Fécondation in vitro (FIV), la production de vaccins, la thérapie cellulaire (développement de culture de cellules pour greffe) et la production de biomolécules.

Quelle est la différence entre une culture cellulaire primaire et une culture secondaire ?

La culture primaire est la mise en culture directe de cellules isolées à partir d'un tissu vivant (biopsie). La culture secondaire repose sur des repiquages (prélèvement d'un échantillon de la culture primaire placé dans un nouveau milieu pour dédoubler la population).

Quel est le principal intérêt d'utiliser une culture primaire ?

Les cellules expriment les propriétés de leur tissu d'origine (ex: les cellules nerveuses continuent la formation d'axones et de synapses), ce qui rend les observations relativement fiables.

Comment s'effectue le contrôle de la prolifération des cellules normales et quelle est leur limite de division ?

La prolifération est contrôlée par la taille, l'environnement (FC, support d'ancrage) et un ADN normal. La division est limitée par le raccourcissement des télomères (perte de $40 - 200$ nucléotides par division), entraînant l'apoptose quand ils sont détruits (ex: $\sim 50$ divisions pour les fibroblastes).

Quelles sont les étapes et méthodes de dissociation pour isoler des cellules à partir d'un tissu ?

1) Dissociation mécanique (disséquer le tissu en petits fragments) et 2) Dissociation enzymatique (digestion de la matrice extracellulaire par la trypsine ou dégradation des jonctions par l'EDTA, un agent chélateur du $\text{Ca}^{++}$).

Comment les propriétés physiques permettent-elles d'enrichir une sous-population cellulaire ?

Par la taille, l'adhérence (ex: les fibroblastes adhèrent facilement au fond des boîtes) ou la densité en utilisant un gradient de Ficoll pour différencier les cellules selon leur intensité.

Comment les anticorps (Ig) sont-ils utilisés avec un aimant pour isoler les cellules CD34+ ?

Les anticorps spécifiques reconnaissent un antigène de la cellule ciblée. Couplés à des billes magnétiques, ils sont retenus par un aimant pour isoler les cellules CD34+ (cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse pour les greffes).

Quelles sont les trois caractéristiques révelant l'absence totale de contrôle chez les cellules cancéreuses in vitro ?

1) Pas de nécessité d'ancrage à un support solide, 2) Peu ou pas de besoin en facteurs de croissance pour se diviser, et 3) Perte de l'inhibition de contact (les cellules s'empilent les unes sur les autres).

D'après ce schéma, quel est l'effet de la télomérase sur les télomères lors des divisions cellulaires ?

Sans télomérase, les télomères se raccourcissent à chaque division. Avec la télomérase (activité télomérase +++ récompensée par le Nobel 2009 à Blackburn et Greider), les télomères sont maintenus, ce qui rend les cellules cancéreuses immortelles en culture.

Quel est l'intérêt de greffer des cellules cancéreuses sur un modèle animal in vivo ?

Cela permet de développer un modèle de tumeur in vivo afin de tester de nouvelles approches thérapeutiques.