Les Différents Types De Cultures Cellulaires En Biotechnologie Et Leurs Applications

– IntroductionIntroduction

– La culture animaleLa culture animale

– La culture végétaleLa culture végétale

Introduction• Généralités

• Définition des termes : « culture cellulaire » « culture primaire » « lignées continues » « cellules souches » « biotechnologie » « virologie »

Généralités

• La Culture cellulaire ou culture in vitro est un ensemble de techniques qui combinent l’asepsie à un environnement parfaitement contrôlé (milieu défini ). Ces méthodes s’appliquent aux plantes, aux cellules animales mais aussi aux tissus et bien entendu à des cellules plus ou moins isolées

La Culture Cellulaire

• C’est l’ensemble des techniques de laboratoire permettant l’accroissement et la multiplication de cellules en dehors de l’organisme.

Culture Primaire

• La culture primaire est la mise en culture des cellules de l’organe ou du prélèvement . Les cellules récupérées par des techniques de dissociation cellulaire sont placées dans des milieux à fin de proliférer

Lignées Continues

• Les lignées continues sont des cellules qui sont devenues immortelles comme dans le cas des cellules tumorales . Elles se multiplient de façon anarchique dans la boite c’est à dire que les couches se superposent, se sont des cellules transformées

Les Cellules Souches

• Ce sont des cellules de l’embryon ou de certains tissus de l’adulte ayant la faculté de de se diviser indéfiniment et donnant, à chaque division, une cellule identique à elle-même et une cellule qui donnera à son tour des cellules spécialisées . Les cellules souches peuvent ainsi engendrer tous les types cellulaires de l’organisme, leur utilisation a donné naissance à de nombreuses applications dans la biotechnologie et le médical

La Biotechnologie

• C’est l’ensemble des techniques produisant par manipulations génétiques des molécules biologiques ou des organismes transgéniques, en vue d’applications dans l’industrie et dans la médecine (les nouvelles biotechnologies sont le génie génétique, la fusion cellulaire, la culture cellulaire et la technologie d’immobilisation des enzymes)

La Virologie

• C’est une branche de la biotechnologie qui étudie le développement et la mise en culture des virus à fin de fabriquer des vaccins

La Culture Animale

A) Un peu d’histoire …

A) La technique

A) Les applications

Un Peu D’histoire …

Première culture de cellules souches embryonnaires humaines

Thomson1998

Première culture de cellules souches embryonnaires de souris

Martin1986

Introduction de la mort cellulaire après un nombre défini de divisions

HAYFLICK 1961

Recherche sur les besoins des cellules en culture

Eagle1955

Première lignée de cellules HeLa Grey1952

Montre que la survie des cellules dépend de l’apport en nourriture stérile

Carrel1913

Première culture de moelle épinièreHarrison 1907

La Technique

3 points essentiels :• Travailler avec un personnel formé

• Dans des conditions d’asepsie

• Avec des milieux appropriés

Travailler Avec Un Personnel Formé

Il y a différentes formations possibles dans le domaine dont le BTS Biotechnologie

Dans Des Conditions D’asepsie

• Pour avoir des conditions d’asepsie optimales on utilise des hottes à flux laminaire préalablement stérilisées aux UV et à l’alcool

• Un équipement personnel réservé à la discipline

• Et un matériel stérilisé par autoclavage ou par l’alcool

Avec Des Milieux Appropriés

1) Le milieu est maintenu à 37°C (température optimale de développement)

2) Pression en CO2 à 5% dans le MEM utilisé en laboratoire de BCM

3) Le pH doit être au alentour de 7- 7.7

Les tampons utilisés sont le HCO3- ou le

tampon HEPES4) L’osmolarité est comprise entre 250 et 320

mOsm /L 5) Le milieu doit contenir l’ensemble des

oligoélément, sucres, acides aminés, et vitamines nécessaires à la croissance des cellules

Les Applications

1) Virologie

1) Biopharmacie

1) Application médicale

Virologie

La virologie utilise la culture cellulaire à fin de diagnostiquer et de conserver des virus pour faire des vaccins .

Biopharmacie

Dans la biopharmacie , on se sert des cellules pour synthétiser des molécules complexes comme certaines protéines ou des anticorps

Application Médicale

Grâce à la biotechnologie, il est possible de recréer des morceaux de peau lésée ( pour les grands brûlés) à partir d’un échantillon de 2 cm 2 d’épiderme sain. Au bout de 3 semaines, on obtient 1m2 de peau « artificielle ». Les premières expériences date de 1979, et ont été réalisées par l’équipe de Mr Howard Green

La Culture Végétale

A) Quelques dates …

A) La technique

A) Les applications

Quelques Dates …

Obtient la première carotte entière à partir d’un seule cellule

Kato1964

Premier à obtenir un explant avec une culture suffisante pour être autotrophe

White1932

Reprise des expériences et du milieu de Haberlandt, les cellules ne survivent pas longtemps

Kotte & Robin

1922

Premières expériences sur la culture végétale et premier milieu de culture

Haberlandt1902

La Technique

3 points essentiels :• Travailler avec un personnel formé (vue dans la partie

culture animale )

• Dans des conditions d’asepsie(vue dans la partie culture

animale )

• avec des milieux appropriés

Avec Des Milieux Appropriés Milieu de Murashige et Skoog Le milieu de Murashige et Skoog (ou Milieu MS ou MSO) est un milieu de culture utilisé dans les laboratoires de biologie végétale pour la culture de cellules ou de tissus de plantes. le milieu MS a été mis au point par les physiologistes végétalistes Toshio Murashige et Folke K Skoog alors que Murashige effectuait des recherches pour trouver un nouveau régulateur de croissance chez le tabac.

Macronutriments (mg/l)

Nitrate d'ammonium (NH4NO3) 1.650 mg/l Acide borique (H3BO3) 6,2 mg/l Chlorure de calcium (CaCl2*H2O) 440 mg/l Chlorure de cobalt (CoCl2*6H2O) 0,025 mg/l Sulfate de magnésium (MgSO4*7H2O) 370 mg/l Sulfate de cuivre (CuSO4*5H2O) 0,025 mg/l Phosphate de potassium (KH2PO4) 170 mg/l Sulfate de fer (FeSO4*7H2O) 27,8 mg/l Nitrate de potassium (KNO3) 1.900 mg/l Sulfate de manganèse (MnSO4*4H2O) 22,3 mg/l Iodure de potassium (KI) 0,83 mg/l Molybdate de sodium (Na2MoO4*2H2O) 0,25 mg/l Sulfate de zinc (ZnSO4*7H2O) 8,6 mg/l EDTA (Na2EDTA*2H2O) 37,2 mg/lb

Additifs organiques communs

i-Inositol 100 mg/l Acide nicotinique 0,5 mg/l Pyridoxine / HCl 0,5 mg/l Thiamine / HCl 0,1 mg/l AIA 1-30 mg/l Kinétine 0,04-10 mg/l Glycine (recristallisée) 2,0 g/l Edamine 1,0 g/l Saccharose 20 g/l Agar 10 g/l

Le milieu contient tous les nutriments dont une plante a besoin pour croître, mais aussi d'autres (tels que l'ion iodure) qui n'est probablement pas essentiel à la nutrition de la plante.

Cette base a subit de nombreuses modifications par différentes équipes pour atteindre des besoins de culture spécifiques. Les variations les plus communes relèvent de la concentration du milieu (milieu MS 1/2 (dilution au demi), utilisé pour la culture d'Arabidopsis thaliana).

Les Applications

• L’application majeure de la culture végétale in vitro est la modification et la production de masse pour les pays en voie de développement

• La seconde est la conservation de plantes a intérêt économique et/ou menacées par une épidémie ou une surexploitation

Quelques exemples de plantes à intérêt économique

le coton (Gossypium hirsutum)

le palmier dattier (Phoenix dactylifera)

Conclusion

Aujourd’hui l’étique est le principal frein de l’avancée de la culture cellulaire surtout depuis que l’on a la possibilité de faire des expérimentations sur des cellules souches embryonnaires humaines . MAIS que nous réserve l’avenir ?…