Fiche de révision : Culture cellulaire et transfection

Plan du Cours

  1. Fondements et sources cellulaires
  2. Stérilité et matériel de culture
  3. Paramètres physico-chimiques
  4. Obtention et séparation des cellules
  5. Repiquage et évolution cellulaire
  6. Milieux et conservation cellulaire
  7. Transfection des cellules eucaryotes
  8. Applications et vecteurs de transfection

1. Fondements et sources cellulaires

Notions clés & Définitions

  • Culture cellulaire : Consiste à faire croître des cellules hors de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 Les cellules de culture peuvent provenir de cellules isolées en suspension dans des liquides biologiques ou de cellules prélevées dans des organes puis séparées les unes des autres.

Compléments

  • La culture cellulaire est utilisée pour:

    • la recherche fondamentale
    • les études chromosomiques
    • la production d’hybridomes
    • les études toxicologiques
  • Les exemples de cellules tissulaires comprennent:

    • les fibroblastes du tissu conjonctif
    • les cellules musculaires
    • les cellules intestinales
    • les neurones

Astuce mémo

Séparer les cellules → obtenir une culture exploitable

2. Stérilité et matériel de culture

Notions clés & Définitions

  • Poste de sécurité microbiologique : Permet de travailler stérilement sans flamme, protège les cellules du milieu extérieur et protège l’opérateur.

★ À maîtriser

📌 Le matériel acheté stérile peut être utilisé directement, tandis que le matériel restant doit être autoclavé et que les milieux non stériles doivent être filtrés sur une membrane de porosité 0,22 μm.

Compléments

  • Les boîtes de culture sont principalement des boîtes en plastique à fond plat munies d’un bouchon permettant les échanges gazeux.

Astuce mémo

PSM protège les cellules et l’opérateur ; l’autoclave stérilise le matériel

3. Paramètres physico-chimiques

Points essentiels

  • Les paramètres essentiels sont:

    • la température
    • l’hygrométrie
    • le pH
  • Les cultures cellulaires sont le plus souvent incubées à 37 °C, avec 90 % d’humidité et 5 % de CO₂.

📌 Le CO₂ forme avec les ions bicarbonate HCO₃⁻ du milieu un système tampon qui contribue au maintien du pH.

Astuce mémo

37–90–5 : 37 °C, 90 % d’humidité, 5 % de CO₂

4. Obtention et séparation des cellules

★ À maîtriser

📌 Les lymphocytes peuvent rester en suspension, tandis que d’autres cellules forment une monocouche en adhérant au verre, au plastique ou à une matrice extracellulaire.

  • Les cellules circulantes sont séparées grâce à leur différence de densité par un gradient de Ficoll et une centrifugation, ou grâce à un trieur cellulaire.

  • La dissociation utilise:

    • la fragmentation mécanique
    • la trypsine
    • la collagénase
    • l’EDTA

Compléments

📌 La culture organotypique utilise un fragment de tissu dont les cellules se développent à sa surface, tandis que la dissociation produit une suspension de cellules séparées.

Astuce mémo

Ficoll pour les cellules circulantes ; explant ou dissociation pour les tissus

5. Repiquage et évolution cellulaire

Notions clés & Définitions

  • Repiquage : Consiste à transférer une partie des cellules dans un milieu neuf et correspond à un passage.

★ À maîtriser

📌 Le repiquage est réalisé lorsque le milieu est appauvri en nutriments ou lorsque les cellules sont confluentes et forment un tapis cellulaire.

  • Pour repiquer des cellules adhérentes, le tapis cellulaire est d’abord dissocié par la trypsine, une autre enzyme protéolytique ou un agent liant le Ca²⁺.

  • Après environ 30 à 60 mitoses, les cellules cessent de se multiplier et meurent par apoptose, phénomène associé à la limite de Hayflick découverte par Leonard Hayflick en 1965.

Compléments

  • La dissociation enzymatique est plus douce et plus lente à 4 °C qu’à 37 °C, où l’action enzymatique est plus forte et doit être contrôlée pour éviter l’attaque des protéines membranaires.

Astuce mémo

Culture primaire → repiquages → sénescence ou lignée immortelle

6. Milieux et conservation cellulaire

Notions clés & Définitions

  • Lignée cellulaire : Population de cellules capable d’un nombre illimité de divisions en culture.

★ À maîtriser

  • Pour congeler les cellules, une suspension de 3 à 4 × 10⁶ cellules par mL en phase exponentielle est mélangée au DMSO, refroidie lentement à −40 °C à raison de 1 ou 4 °C par minute, puis placée dans l’azote liquide; la décongélation est rapide à 37 °C, suivie d’un lavage et d’un contrôle de viabilité.

  • Les besoins cellulaires comprennent:

    • l’eau
    • les ions minéraux
    • le glucose
    • les acides aminés
    • les vitamines
    • l’oxygène
    • le CO₂
    • un pH proche de 7,4
    • une température de 37 °C

Compléments

  • La première lignée cellulaire d’origine cancéreuse date de 1952 et est appelée HeLa.

7. Transfection des cellules eucaryotes

Notions clés & Définitions

  • Transfection : Transfert de séquences nucléotidiques, d’ADN ou d’ARN, dans une cellule eucaryote afin qu’elles soient prises en charge par sa machinerie cellulaire.

★ À maîtriser

📌 La transfection transitoire est analysée entre 24 et 72 heures puis le plasmide est perdu en quelques jours, tandis que la transfection stable est maintenue à long terme grâce à l’intégration chromosomique de l’ADN.

Compléments

  • Les réactifs chimiques comprennent:

    • le phosphate de calcium
    • le DEAE-dextran
    • les liposomes artificiels
  • Les méthodes physiques comprennent: la microinjection, l’électroporation, la propulsion de microprojectiles contenant de l’ADN

Astuce mémo

Transfection transitoire : plasmide perdu ; transfection stable : ADN intégré

8. Applications et vecteurs de transfection

★ À maîtriser

  • La surexpression d’une protéine repose sur la transfection d’un ADNc codant pour cette protéine, éventuellement associé à une étiquette formant une protéine de fusion comme GFP, HA, flag ou c-myc.

  • L’activité d’un promoteur est étudiée en le reliant à un gène rapporteur comme la galactosidase ou la luciférase, puis en mesurant le signal in situ ou l’activité enzymatique dans un lysat protéique.

  • L’inhibition de l’expression d’un gène peut être obtenue par interférence ARN avec de petits ARN double brin ou un hairpin RNAi, conduisant à la dégradation de l’ARNm ciblé ou à l’inhibition de sa traduction.

  • La préparation d’un ADN à transfecter consiste à construire un plasmide, à le transformer dans une bactérie pour l’amplifier, puis à le purifier avant la transfection.

Compléments

  • Une transfection stable permet d’isoler des clones par dilutions limites et de sélectionner ceux qui portent l’ADN transfecté grâce à la résistance à un antibiotique, généralement après 3 à 4 semaines.

  • Un plasmide d’expression peut contenir:

    • un promoteur
    • un site de clonage multiple
    • une séquence de polyadénylation
    • une origine de réplication bactérienne
    • une origine de réplication eucaryote
    • un gène de résistance

Astuce mémo

Construire → amplifier dans la bactérie → purifier → transfecter → analyser

Tableaux de synthèse

Types de culture cellulaire

TypePrincipeRésultat
Culture primairePremière mise en culture de cellules issues d’un prélèvementProlifération limitée
Culture secondaireRepiquage de cellules dans un milieu neufMaintien de la culture
Lignée cellulairePopulation capable de divisions illimitéesProlifération à long terme

Teste tes connaissances

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1. Concernant les fondements et les sources cellulaires, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

2. À propos de la stérilité et du matériel de culture :

Faire le QCM →

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Qu'est-ce que la culture cellulaire ?

Faire croître des cellules hors de l’organisme.

Pour quelles applications utilise-t-on la culture cellulaire ?

Pour la recherche fondamentale, les études chromosomiques, la production d’hybridomes et les études toxicologiques.

Quelles sont les deux origines possibles des cellules de culture ?

Cellules isolées en suspension ou cellules prélevées dans des organes puis séparées.

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