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Principe des cultures en biologie | ||
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A la base le principe des culture est très simple, on prend des cellules, des tissus ou des fragments d'organes sur un être vivant (animal ou végétal) ou des cellules naturellement isolées dans la nature telles que les bactéries et on les place dans un milieu favorable a leur survie. Ce milieu est évidement proche de celui de leur environnement dans l'organisme (37°C, pH 7,2, glucose 1g/l pour les cellules humaines). Toutefois, dans la pratique, cet objectif n'est jamais atteind, d'une part parce que le but des cellules est de simplifier le système pour étudier un phénomène particulier, d'autre part parce que la composition de l'environnement habituel des cellules n'est pas connu avec précision, il ne peut donc qu'être approché. Plusieurs modèles qui se rapprochent plus ou moins de l'environnement réel coexistent aujourd'hui.
Ce cas est le plus simple a mettre en oeuvre. Le contenant de la culture est un flacon. Les cellules sont ensemencées dans un milieu liquide En suspension dans ce milieu, elles peuvent croitre librement jusqu'à épuisement des éléments nutritifs. Pour continuer la culture, il suffit de récuperer les cellules par une centrifugation modérée et de les repiquer dans du milieu neuf. On peut aussi, si la multiplication des cellules a été suffisante, les congeler pour une réutilisation ultérieure.
La principale limitation de cette technique est qu'il est nécessaire que les cellules puissent croitre en l'absence de contact avec une matrice extracellulaire, ce qui est relativement rare chez les animaux. Un cas d'utilisation très courant est la fabrication d'hybridomes (les cellules productrices d'anticorps monoclonaux) et l'entretien de leur lignée , la phase de production étant assurée par les ascites. En revanche, il est relativement simple de mettre des culture en grosse quantité au niveau industriel, ce que les autres techniques ne permettent pas de faire.
Cette technique est la plus ancienne : le vin peut etre considéré comme une culture de bactérie dont le milieu serait le jus de raisin, amenée jusqu'a épuisement des ressources nutritives.
Cas plus fréquent chez les mammifères et d'une manière générale chez les animaux. Le fond d'une boite de petri est recouvert d'un support qui permettra aux cellules de s'accrocher. Les cellules sont deposées à la surface de ce support, puis elle seront recouverte d'un milieu nutritif, naturellement liquide. Ce milieu est en très faible quatité, mais les cellules étant fixées, il est très facile de l'aspirer pour le remplacer par du neuf... si les cellules se sont réellement fixées, ce qui n'est pas toujours le cas.
Plusieurs Le support peut etre très varié. Il peut s'agir simplement de gélatine pour les plus simples, jusqu'a des milieu très complexes contenant des protéine et des facteurs de croissance. Toutefois, ce support est à l'origine des limitations de la technique, vieillissant rapidement, il limite la durée de vie de la culture. Ce cas est encore plus critique dans le cas des cellules musculaires qui ont une activité contractile est finissent par arracher ce support. Cependant ce problème peut etre partiellement tourné : aujourd'hui les industriels fournissent des boites de cultures en plastique spécial qui contiennent la molécule du support integrée à la moléculé des parois, comme par exemple les résidus de lysine gréffés sur le poluethylène de certaines boites.
Les avantages de cette technique sont nombreux. Tout d'abord, on peut mettre plusieurs types de cellules différents par boite de Petri, il suffit de déposer les cellules dans quelques gouttes judicieusement réparties à la surface du support et de ne completer le volume que quand elles se sont fixées quelques heures plus tard. Cela permet de s'assurer que tous ces types subiront le meme traitement, ce qui peut etre important pour des résultats scientifiques. Par ailleurs, la plupart des cellules ont besoin de s'accrocher à un support solide pour se multiplier, meme si paradoxalement pour certaines d'entre elles, leur première action lors de la division consiste à se séparer du milieu.
Le problèmes des biologistes cellulaires est le suivant : quel est le meilleur milieu de culture pour des cellules, celui qui se rapproche le plus d'un organisme vivant. La réponse est simple, c'est un organisme vivant lui même. Le principe des ascites est donc d'injecter les cellules dans un organisme vivant, en l'occurence l'abdomen d'une souris. Les ascites sont réservées à des cellules cultivées non pour elles-mêmes mais pour les produits qu'elles synthétisent.
Alors que dans les milieux de culture précédents l'epuisement des ressources obligeait à faire des repiquages fréquents exposés aux risques de contamination et autres problèmes, les ascites sont alimenté en permanence par l'organisme de la souris ce qui permet de prolonger la vie de la culture pendant plusieurs semaines. L'injection cellulaire fonctionne comme une greffe et sera traité par la souris comme telle. Cette technique ne remplace par les cultures ex vivo. Les cellules à injecter notamment ne passent pas directement de l'organisme receveur vers le donneur, mais sont isolées par des méthodes de cultures plus traditionnelles. Mais elles les complètent lors de la phase de production.
Les cellules injectées ne peuvent plus ensuite être récupérées. Mais dans ce milieu idéal elle vont se multiplier et produire leurs molécules a un niveau élevé. L'environnement cellulaire sera très riche en ces protéines, bien plus que par des methodes de culture traditionnelles et une simple seringue suffit pour récupérer la production. C'est par cette méthode notamment que sont produits une partie des anticorps monoclonaux qui ont révolutionnés la recherche et le diagnostic médical il y a une vingtaine d'années.
