TD4. La culture cellulaire À quoi servent les cultures de cellules? La biologie et la biochimie...
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TD4
La culture
cellulaire
À quoi servent les cultures de cellules?
La biologie et la biochimie
cellulaires de base,
les interactions
entre les cellules et les
agents induisant des
maladies,
les effets des médicaments
sur les cellules,
Le processus et le
déclenchement du
vieillissement
pour
étud
ie
r
À quoi servent les cultures de cellules?
La cellule comme usine de productionl'utilisation de
cellules en remplacement
de tissus et d'organes (greffes
d’organes).
Recherche sur le cancer
Les cellules normales et les cellules cancéreuses
pouvant toutes deux être cultivées.
À quoi servent les cultures de cellules?
Virologie
-la réplication de virus dans les cultures cellulaires (à la place des animaux) pour les utiliser dans la production de vaccins.
À quoi servent les cultures de cellules?
La cellule comme usine de production
trois domaines se sont montrés plus intéressants:
la production à grande échelle de cellules génétiquement modifiées pour produire des protéines présentant une valeur médicale ou commerciale. (les anticorps monoclonaux, l'insuline, les
hormones, etc.)
Division cellulaire
Division cellulaire
CytokinèseCytodierese
Division du cytoplasme
et des organites
cellulaires
Division des chromosomes
La division cellulaire est le processus fondamental par
lequel une cellule-mère donne deux cellules-filles identiques
c
c
c
M
G2
S
Généralités
Culture de cellules animales : Le cycle cellulaire et les moyens d'études
Les phases du cycle de division cellulaire
G1
S
G2
MM
G2
est une période caractérisée par le mouvement des chromosomes vers les pôles, la disparition du fuseau, la décondensation des chromosomes et le début de la
cytokinèse.
La phase M comporte des phases décrites essentiellement sur la base de la morphologie des chromosomes et de l’enveloppe nucléaire, phases décrites
il y a plus de cent ans :
1 la prophase
2La
prométaphase
3 la métaphase
4 l’anaphase
5 la télophase
correspond à la fin de condensation des chromosomes, rupture de l’enveloppe nucléaire
est la période de formation du fuseau et du début d’alignement des chromosomes
est la phase d’alignement des chromosomes dans le fuseau, à équidistance des pôles
voit la disjonction des chromosomes
La culture cellulaire
C’est le maintien en dehors de l'organisme, des cellules non
organisées en tissu mais capable de se diviser in-vitro
et d'exprimer des métabolismes et des fonctions
spécifiques
Principe de la culture: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 à leur survie.
Culture de cellules animales : Le cycle cellulaire et les moyens d'études
Introduction
Différentes sources
InsectesInsectes
PoissonsPoissons
MammifèresMammifères
HumainsHumains
Culture de cellules animales : Le cycle cellulaire et les moyens d'études
Culture de cellules animales
Mise en cultureLa culture cellulaire est obtenue après le maintien en vie de cellules plus de 24 heures dans un milieu de culture artificielle. On met en évidence deux types de cultures
Mise en culture
cultures histiotypiques
cultures organotypiques
Les cultures organotypiques sont soumises à un maintien de la différentiation morphologique et fonctionnelle. Ces fragments
d’organes ou tissus sont appelés des explants.
Les cultures histiotypiques correspondent à une multiplication active mais sans maintien de l’organisation.
Toutefois, dans la pratique, cet objectif n'est jamais atteint, essentiellement parce que la composition de l'environnement habituel des cellules n'est pas connue avec précision, il ne peut donc qu'être approché.
Les techniques d'obtention des
cellules:
On distingue 2 types de cellules:
Les cellules libres et circulantes comme les cellules du sang
Les cellules circulantes sont obtenues par prélèvement et
centrifugation.
Les cellules en cohésion les unes avec les autres, constituant un tissu.
Les cellules organisées en tissus nécessitent la mise en œuvre de techniques plus originales qui
peuvent être divisées en 2 groupes: la méthode par dissection et la
méthode par digestion enzymatique.
La méthode par dissection:
Cette méthode est la plus ancienne. Elle a permis aux précurseurs de la culture de tissu d'obtenir les premières cellules in-vitro.La méthode de dissection consiste à couper en fragment d'environ 1 à 4 mm3 le tissu que l'on réduit encore à l'aide de pince. Ces fragments sont ensuite placés dans un flacon de culture contenant un milieu nutritif. Les cellules vont migrer à partir des différents fragments puis se multiplier. Cette méthode s'appelle également la méthode des explants.
Les avantages et les inconvénients de ces méthodes.
La méthode par dissection est souvent utilisé quand le tissu à mettre en culture est très petit. L'obtention nécessaire pour avoir des couches cellulaires confluentes est relativement long (environ 30 jours).
La méthode par digestion enzymatique:
Les enzymes utilisées sont des enzymes protéolytiques qui digèrent la trame protéique qui entoure les cellules. on utilise souvent la trypsine à une concentration de 0,5 à 2,5 g/l dans une solution saline.
Les avantages et les inconvénients de ces méthodes.
La méthode enzymatique est beaucoup plus rapide avec un bon rendement mais certaines cellules à membrane fragile peuvent être lésées par cette méthode.
MILIEU DES
CULTURES
Température 37°C permissivité faible
pH 7.2-7.5 Système tampon: HCO3- avec CO2 atmosphérique (5-10%)Indicateur coloré: Rouge de PhénolLumière visible à éviter
Les cultures en milieu liquide•Le contenant de la culture est un flacon. Les cellules sont ensemencées dans un milieu liquide En suspension dans ce milieu, elles peuvent croître librement jusqu'à épuisement des éléments nutritifs.
Les cultures sur support solide•Cas plus fréquent chez les mammifères et d'une manière générale chez les animaux.•Le fond d'une boite de pétri ou des puits est recouvert d'un support qui permettra aux cellules de s'accrocher.
Les cultures sur support solide•Les cellules sont déposées à la surface de ce support, puis elles seront recouvertes d'un milieu nutritif, naturellement liquide.•Le support peut être très varié. Il peut s'agir simplement de gélatine pour les plus simples, jusqu'a des milieux très complexes contenant des protéines et des facteurs de croissance.
ContaminationsContaminants biologiquesBactériesLevures/moisissures Virus
Contaminants chimiquesEndotoxinesQualité du plastiqueReste de détergentTrace d’aluminiumRésidus désinfectants
Chambres à culture
Chambres à culture
Différents types
• Culture primaire
• Culture initiale de cellules qui viennent d’être prélevées d’un
tissu.
• Différenciée. Généralement à attachement obligatoire
(ADC).
Différents types
• Culture secondaire• Propagation d’une culture primaire.
• Création d’une lignée cellulaire «indifférencié» (Les lignées sont soit des cellules cancéreuses, soit des cellules en voie de Cancérisation, soit
des cellules saines rendues "immortelles" artificiellement).
• Peut être cultivé en suspension.• Durée de vie limitée (30-50 divisions).
Lignage cellulaire:Possibilité d’étudier la spécification de types cellulaires au niveau cellulaire dans un contexte embryonnaire (un peu à la frontière entre cultures cellulaires et embryologie…)
Modèle ascidies= modèle phylogénétiquement proche des vertébrés+modèle « simple » qui autorise études fonctionnelles poussées.
Le lignage cellulaire
neuralnotochorde
Différents types
• Lignée immortelle ou stable. Lignée cellulaire transformée.
Peut être cultivée en suspension. Durée de vie illimitée.
Cellules Hela(cellules immortalisées dérivées de cellules d’un cancer cervical)
Cellules nerveuses
les cellules Hela sont les cellules les plus largement utilisés en biologie cellulaire. prises d'une dame africaine appelée Henrietta Lacks en 1951 et envoyé le tour du monde sans son consentement. Ce sont les lignes mêmes cellules qui ont mené à la découverte du vaccin contre la polio.
La dynamique cellulaire:
On cherche à observer une évolution (par exemple la localisation d’une protéine en fonction du temps)
Il faut donc que la cellule soit vivante!
On va insérer dans la cellule un plasmide.
Le plasmide est un ADN circulaire contenant le gène codant pour la protéine que l’on veut observer couplé à un gène codant pour une protéine naturellement fluorescente
La cellule va incorporer le plasmide dans son ADN et va transcrire puis traduire la protéine qui sera fluorescente.
Liposomes• vésicule artificielle à membrane lipidique• Se forme spontanément en milieu aqueux• Pour transfection les lipides = ceux rencontrés dans les membranes plasmiques
Microinjection:+Efficacité élevée- Difficile à mettre en œuvre qq centaines de cellules peuvent être traitées/ exp
Electroporation (1982 par Wong)+Efficace pour la plupart des types cellulaires+Rendement important pour transfection transitoire ou stable+Facile à mettre en œuvre
Transfection par vecteurs viraux : Les rétrovirus (ARN monocaténaire)