Cultures cellulaires. I. Cultures cellulaires. Application en génétique

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1966).

Les techniques de culture cellulaire se sont considérablement développées dans les années 1940 et 1950 en lien avec la recherche dans le domaine de la virologie. La culture de virus dans des cultures cellulaires a permis d'obtenir du matériel viral pur pour la production de vaccins. Le vaccin contre la polio a été l’un des premiers médicaments produits en masse à l’aide de la technologie de la culture cellulaire. En 1954, Enders, Weller et Robbins reçurent le prix Nobel « pour leur découverte de la capacité du virus de la polio à se développer dans des cultures de tissus ». En 1952, la célèbre lignée de cellules cancéreuses humaines HeLa a été obtenue.

Principes de base de la culture[ | ]

Isolement cellulaire[ | ]

Les cultures de cellules prélevées directement sur l'objet (ex vivo) sont dites primaires. La plupart des cellules primaires, à l’exception des cellules tumorales, ont une durée de vie limitée. Après un certain nombre de divisions, ces cellules vieillissent et cessent de se diviser, même si elles peuvent encore rester viables.

Il existe des lignées cellulaires immortalisées (« immortelles ») qui peuvent se reproduire indéfiniment. Dans la plupart des cellules tumorales, cette capacité est le résultat d’une mutation aléatoire, mais dans certaines lignées cellulaires de laboratoire, elle est acquise artificiellement, en activant le gène de la télomérase.

Culture de cellules[ | ]

Les cellules sont cultivées dans des milieux nutritifs spéciaux à température constante. Les cultures de cellules végétales utilisent un éclairage contrôlé et les cellules de mammifères nécessitent généralement également un environnement gazeux spécial maintenu dans un incubateur de culture cellulaire. En règle générale, la concentration de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau dans l'air est régulée, mais parfois aussi en oxygène. Les milieux nutritifs pour différentes cultures cellulaires diffèrent par leur composition, leur concentration en glucose, leur composition en facteurs de croissance, etc. Les facteurs de croissance utilisés dans les milieux de culture de cellules de mammifères sont le plus souvent ajoutés au sérum sanguin. L'un des facteurs de risque dans ce cas est la possibilité d'infection de la culture cellulaire par des prions ou des virus. En culture, un objectif important est d’éliminer ou de minimiser l’utilisation d’ingrédients contaminés. Cependant, dans la pratique, cela n’est pas toujours possible. La méthode la meilleure, mais aussi la plus coûteuse, consiste à ajouter des facteurs de croissance purifiés à la place du lactosérum.

Contamination croisée des lignées cellulaires[ | ]

Lorsqu’ils travaillent avec des cultures cellulaires, les scientifiques peuvent rencontrer des problèmes de contamination croisée.

Caractéristiques des cellules en croissance[ | ]

Lors de la croissance de cellules, en raison de la division constante, il peut y en avoir un excès dans la culture et, par conséquent, les problèmes suivants surviennent :

Pour maintenir le fonctionnement normal des cultures cellulaires et également pour prévenir les phénomènes négatifs, le milieu nutritif est périodiquement remplacé, une irrigation et une transfection cellulaire sont effectuées. Pour éviter la contamination des cultures par des bactéries, des levures ou d'autres lignées cellulaires, toutes les manipulations sont généralement effectuées de manière aseptique dans une boîte stérile. Pour supprimer la microflore, des antibiotiques (pénicilline, streptomycine) et des médicaments antifongiques (amphotéricine B) peuvent être ajoutés au milieu nutritif.

La culture de cellules humaines est quelque peu contraire aux règles de la bioéthique, puisque les cellules cultivées de manière isolée peuvent survivre à l’organisme parent et ensuite être utilisées à des fins d’expérimentation ou pour développer de nouveaux traitements et en tirer profit. La première décision dans ce domaine est venue de la Cour suprême de Californie dans l'affaire John Moore c. Université de Californie, qui a statué que les patients n'avaient aucun droit de propriété sur les lignées cellulaires obtenues à partir d'organes prélevés avec leur consentement.

Hybridome [ | ]

Utilisation de cultures cellulaires[ | ]

La culture cellulaire de masse constitue la base de la production industrielle de vaccins viraux et d’une variété de produits biotechnologiques.

Produits de biotechnologie[ | ]

Industriellement, des produits tels que des enzymes, des hormones synthétiques, des anticorps monoclonaux, des interleukines, des lymphokines et des médicaments antitumoraux sont obtenus à partir de cultures cellulaires. Bien que de nombreuses protéines simples puissent être produites relativement facilement à l’aide de cultures bactériennes, des protéines plus complexes telles que les glycoprotéines ne peuvent actuellement être produites qu’à partir de cellules animales. L’une de ces protéines importantes est l’hormone érythropoïétine. Le coût de la culture de cultures de cellules de mammifères est assez élevé, c'est pourquoi des recherches sont actuellement menées sur la possibilité de produire des protéines complexes dans des cultures de cellules d'insectes ou de plantes supérieures.

Culture tissulaire[ | ]

La culture cellulaire fait partie intégrante de la culture tissulaire et de la technologie de l’ingénierie tissulaire car elle définit la base de la croissance des cellules et de leur maintien dans un état viable ex vivo.

Vaccins [ | ]

Des vaccins contre la polio, la rougeole, les oreillons, la rubéole et la varicelle sont actuellement produits à l'aide de techniques de culture cellulaire. En raison de la menace d'une pandémie de grippe provoquée par la souche du virus H5N1, le gouvernement des États-Unis finance actuellement des recherches visant à obtenir un vaccin contre la grippe aviaire à l'aide de cultures cellulaires.

Cultures de cellules non mammifères[ | ]

Cultures de cellules végétales[ | ]

Les cultures de cellules végétales sont généralement cultivées soit sous forme de suspension dans un milieu nutritif liquide, soit sous forme de culture de cals sur une base nutritive solide. La culture de cellules indifférenciées et de cals nécessite le maintien d’un certain équilibre d’hormones de croissance végétales, d’auxines et de cytokinines.

Cultures bactériennes et de levures[ | ]

Article principal :

Pour cultiver un petit nombre de cellules bactériennes et de levures, les cellules sont étalées sur un milieu nutritif solide à base de gélatine ou d'agar-agar. Pour la production de masse, la culture dans des milieux nutritifs liquides (bouillons) est utilisée.

Cultures virales[ | ]

Les plus courantes sont les cultures cellulaires monocouches, qui peuvent être divisées en cultures primaires (principalement trypsinisées), semi-continues (diploïdes), continues, transfectées.

Par origine ils sont divisés en organismes embryonnaires, tumoraux et adultes ; par morphogenèse- fibroblastes, épithéliaux, etc.

Primaire les cultures cellulaires sont des cellules de tout tissu humain ou animal qui peuvent être cultivées sous forme de monocouche sur une surface en plastique ou en verre dans un milieu nutritif spécial, mais qui ne sont pas capables de se reproduire à long terme. La durée de vie de ces cultures est limitée. Dans chaque cas particulier, ils sont obtenus à partir du tissu après broyage mécanique, traitement avec des enzymes protéolytiques et standardisation du nombre de cellules. Les cultures primaires obtenues à partir de reins de singe, de reins d'embryons humains, d'amnios humain et d'embryons de poulet sont largement utilisées pour l'isolement et l'accumulation de virus, ainsi que pour la production de vaccins viraux.

Semi-cuir (diploïde ) cultures cellulaires - cellules du même génotype, capables de résister jusqu'à 50 à 100 passages in vitro, tout en conservant leur ensemble diploïde d'origine de chromosomes. Les lignées diploïdes de fibroblastes embryonnaires humains sont utilisées à la fois pour le diagnostic des infections virales et dans la production de vaccins viraux.

Continu les lignées cellulaires sont caractérisées par l'immortalité et un caryotype hétéroploïde. La source des lignées transplantées peut être des cultures de cellules primaires (par exemple, SOC - provenant du cœur d'un singe cynomolgus, PES - provenant des reins d'un embryon de porc, BNK-21 - provenant des reins de hamsters syriens d'un jour. ; PMS - du rein d'un cobaye, etc.), dont les cellules individuelles ont tendance à se reproduire sans fin in vitro. L'ensemble des changements conduisant à l'apparition de telles propriétés dans les cellules est appelé transformation, et cellules de cultures tissulaires continues - transformé.

Une autre source de lignées cellulaires continues est Néoplasmes malins. Dans ce cas, la transformation cellulaire se produit in vivo. Les lignées suivantes de cellules transplantables ont été obtenues et sont les plus largement utilisées en pratique virologique : HeLa - obtenue à partir d'un carcinome du col de l'utérus ; Hep-2 - du carcinome du larynx ; Detroit-6 – des métastases du cancer du poumon à la moelle osseuse ; RH - d'une tumeur rénale humaine.

Transfecté cultures cellulaires. Des lignées de cultures cellulaires expérimentales ont été développées par transfection (transfert) de gènes viraux qui contrôlent la biosynthèse des antigènes de surface. De telles cultures cellulaires expriment la protéine de surface d'un certain virus (antigène HBs, gp120, etc.) sur la membrane des cellules en culture. De telles cultures cellulaires sont utilisées pour étudier les mécanismes immunologiques de la pathogenèse des infections virales et pour développer des médicaments chimiothérapeutiques et immunobiologiques.

Pour assurer l'activité vitale des cellules en culture, il faut milieux nutritifs . Selon leur objectif, ils sont divisés en croissance et en support. DANS hauteur les milieux nutritifs doivent contenir plus de nutriments pour assurer la reproduction cellulaire active et la formation de monocouches. Partisans les environnements assurent la survie des cellules dans une monocouche déjà formée pendant la période de reproduction des virus qui s'y trouvent.

Les supports synthétiques standards, tels que les supports synthétiques 199 et les supports Eagle, sont largement utilisés. Quel que soit leur objectif, tous les milieux de culture cellulaire sont formulés à l’aide d’une solution saline équilibrée. Le plus souvent, c'est la solution de Hanks. Le sérum sanguin animal (veau, bovin, cheval) fait partie intégrante de la plupart des milieux de croissance, sans la présence de 5 à 10 % desquels la reproduction cellulaire et la formation de monocouches ne se produisent pas. Le sérum n'est pas inclus dans les supports d'entretien. Afin d'empêcher la croissance éventuelle de micro-organismes, des antibiotiques sont ajoutés aux milieux nutritifs.

Culture de cellules

Culture de cellules est un processus par lequel des cellules uniques in vitro (ou une seule cellule) de procaryotes et d'eucaryotes sont cultivées artificiellement dans des conditions contrôlées. En pratique, le terme « culture cellulaire » désigne essentiellement la culture de cellules appartenant à un même tissu, issues d'eucaryotes multicellulaires, le plus souvent des animaux. Le développement historique de la technologie et des méthodes de culture de cultures cellulaires est inextricablement lié à la culture de cultures de tissus et d'organes entiers.

Histoire

Au XIXe siècle, le physiologiste anglais S. Ringer a mis au point une solution saline contenant des chlorures de sodium, de potassium, de calcium et de magnésium pour maintenir le rythme cardiaque des animaux en dehors du corps. En 1885, Wilhelm Roux établit le principe de la culture tissulaire en extrayant une partie de la moelle osseuse d'un embryon de poulet et en la conservant dans une solution saline chaude pendant plusieurs jours. Ross Granville Harrison, qui a travaillé à la faculté de médecine Johns Hopkins puis à l'université de Yale, a publié les résultats de ses expériences en 1907-1910, créant une méthodologie de culture tissulaire. Les techniques de culture cellulaire se sont considérablement développées dans les années 1940 et 1950 en lien avec la recherche dans le domaine de la virologie. La culture de virus dans des cultures cellulaires a permis d'obtenir du matériel viral pur pour la production de vaccins. Le vaccin contre la polio a été l’un des premiers médicaments produits en masse à l’aide de la technologie de la culture cellulaire.

Principes de base de la culture

Isolement cellulaire

Pour être cultivées en dehors du corps, les cellules vivantes peuvent être obtenues de plusieurs manières. Les cellules peuvent être isolées du sang, mais seuls les leucocytes sont capables de se développer en culture. Les cellules mononucléées peuvent être isolées des tissus mous à l'aide d'enzymes telles que la collagénase, la trypsine, la pronase, qui détruisent la matrice extracellulaire. De plus, des morceaux de tissus peuvent être placés dans le milieu nutritif. Les cellules prélevées directement sur un objet sont dites primaires. La plupart des cellules primaires, à l’exception des cellules tumorales, ont une durée de vie limitée. Après un certain nombre de divisions, les cellules subissent un processus de vieillissement et arrêtent de se diviser, mais ne perdent pas leur viabilité. Il existe des lignées cellulaires « immortelles » qui peuvent se multiplier indéfiniment. Cette capacité est le résultat d’une mutation aléatoire, ou acquise artificiellement par suppression du gène de la télomérase.

Cellules en croissance

Les cellules sont cultivées dans des milieux nutritifs spéciaux, à température constante et dans un environnement gazeux spécial, dans un incubateur de culture cellulaire. Les milieux nutritifs pour différentes cultures cellulaires diffèrent par leur composition, leur pH, leur concentration en glucose, leur composition en facteurs de croissance, etc. Les facteurs de croissance utilisés dans les milieux de culture sont le plus souvent obtenus à partir du sang. L'un des facteurs de risque dans ce cas est la possibilité d'infection de la culture cellulaire par des prions ou des virus. En culture, l’une des tâches importantes est d’éliminer ou de minimiser l’utilisation d’ingrédients contaminés. Cependant, dans la pratique, cela n’est pas toujours possible. Les cellules peuvent être cultivées en suspension ou dans un état adhésif. Certaines cellules (telles que les cellules sanguines) existent naturellement à l’état suspendu. Il existe également des lignées cellulaires qui ont été artificiellement modifiées pour les empêcher de se fixer aux surfaces afin d'augmenter la densité cellulaire dans la culture. La croissance de cellules adhérentes nécessite une surface, telle qu'une culture tissulaire, ou un plastique recouvert d'éléments de matrice extracellulaire pour améliorer les propriétés adhésives et favoriser la croissance et la différenciation. La plupart des cellules des tissus mous et durs sont adhésives. Du type de culture adhésif, on distingue le type organotypique de culture cellulaire, qui représente un environnement tridimensionnel, contrairement à la verrerie de laboratoire ordinaire. Ce système de culture est physiquement et biochimiquement très similaire aux tissus vivants, mais présente certaines difficultés techniques de maintenance (par exemple, il nécessite une diffusion).

Contamination croisée des lignées cellulaires

Lorsqu’ils travaillent avec des cultures cellulaires, les scientifiques peuvent rencontrer des problèmes de contamination croisée. À en juger par les résultats de la recherche, on peut supposer que dans 15 à 20 % des cas, les cellules utilisées dans les expériences ont été endommagées ou contaminées par des cellules provenant d'autres lignées cellulaires.

Caractéristiques des cellules en croissance

Lors de la croissance de cellules, en raison d'une division constante, il peut y en avoir un excès dans la culture. En conséquence, les problèmes suivants peuvent survenir :

Accumulation de produits excréteurs, y compris toxiques, dans le milieu nutritif.
Accumulation dans la culture de cellules mortes ayant cessé de fonctionner.
L'accumulation d'un grand nombre de cellules a un effet négatif sur le cycle cellulaire, la croissance et la division ralentissent et les cellules commencent à vieillir et à mourir (inhibition de la croissance par contact).
Pour la même raison, la différenciation cellulaire peut commencer.

Pour maintenir le fonctionnement normal des cultures cellulaires et également pour prévenir les phénomènes négatifs, le milieu nutritif est périodiquement remplacé, les cellules sont transférées et transfectées. Pour éviter la contamination des cultures par des bactéries, des levures ou d'autres lignées cellulaires, toutes les manipulations sont généralement effectuées de manière aseptique dans une armoire stérile. Pour supprimer la microflore, des antibiotiques (pénicilline, streptomycine) et des médicaments antifongiques (amphotéricine B) peuvent être ajoutés au milieu nutritif.

Lignées cellulaires humaines

L'une des premières cultures de cellules humaines, obtenue auprès d'Henrietta Lacks, décédée d'un cancer du col de l'utérus. Les noyaux de culture cellulaire sont colorés en bleu.

Lignée cellulaire "Hybridome"

Produits de biotechnologie

Industriellement, des produits tels que des enzymes, des hormones synthétiques, des anticorps monoclonaux, des interleukines, des lymphokines et des médicaments antitumoraux sont obtenus à partir de cultures cellulaires. Bien que de nombreuses protéines simples puissent être produites relativement facilement à l’aide d’ADNr dans des cultures bactériennes, des protéines plus complexes telles que les glycoprotéines ne peuvent actuellement être produites qu’à partir de cellules animales. L’une de ces protéines importantes est l’hormone érythropoïétine. Le coût de la culture de cultures de cellules de mammifères est assez élevé, c'est pourquoi des recherches sont actuellement menées sur la possibilité de produire des protéines complexes dans des cultures de cellules d'insectes ou de plantes supérieures.

Culture tissulaire

Vaccins

Des vaccins contre la polio, la rougeole, les oreillons, la rubéole et la varicelle sont actuellement produits à l'aide de techniques de culture cellulaire. En raison de la menace d'une pandémie de grippe, les États-Unis financent des recherches pour obtenir un vaccin contre cette maladie.

Rudiments d'organes cultivés à l'extérieur du corps (in vitro). La culture de cellules et de tissus repose sur le strict respect de la stérilité et sur l'utilisation de milieux nutritifs spéciaux qui assurent le maintien de l'activité vitale des cellules cultivées et sont aussi similaires que possible à l'environnement avec lequel les cellules interagissent dans l'organisme. La méthode d’obtention de cultures de cellules et de tissus est l’une des plus importantes en biologie expérimentale. Les cultures de cellules et de tissus peuvent être congelées et conservées longtemps à la température de l’azote liquide (-196°C). L'expérience fondamentale sur la culture de cellules animales a été réalisée par le scientifique américain R. Garrison en 1907, plaçant un morceau du rudiment du système nerveux d'un embryon de grenouille dans un caillot lymphatique. Les cellules germinales sont restées vivantes pendant plusieurs semaines et des fibres nerveuses en sont issues. Au fil du temps, la méthode a été améliorée par A. Carrel (France), M. Burroughs (États-Unis), A. A. Maksimov (Russie) et d'autres scientifiques qui ont utilisé du plasma sanguin et un extrait de tissu fœtal comme milieu nutritif. Les succès ultérieurs dans l'obtention de cultures de cellules et de tissus ont été associés au développement de milieux d'une certaine composition chimique pour la culture de divers types de cellules. Ils contiennent généralement des sels, des acides aminés, des vitamines, du glucose, des facteurs de croissance et des antibiotiques qui empêchent la contamination de la culture par des bactéries et des champignons microscopiques. La création d'une méthode de culture de cellules et de tissus dans des plantes (sur un morceau de phloème de carotte) a été lancée par F. Steward (USA) en 1958.

Des cellules d'origines différentes peuvent être utilisées pour la culture de cellules animales et humaines : épithéliales (foie, poumon, glande mammaire, peau, vessie, rein), tissu conjonctif (fibroblastes), squelettique (os et cartilage), musculaire (squelettique, cardiaque et lisse). muscles), le système nerveux (cellules gliales et neurones), les cellules glandulaires sécrétant des hormones (glandes surrénales, hypophyse, cellules des îlots de Langerhans), les mélanocytes et divers types de cellules tumorales. Il existe 2 directions de leur culture : la culture cellulaire et la culture d'organes (culture d'organes et de tissus). Pour obtenir une culture cellulaire - une population génétiquement homogène à prolifération rapide - des morceaux de tissu (généralement environ 1 mm 3) sont prélevés du corps, traités avec des enzymes appropriées (pour détruire les contacts intercellulaires) et la suspension obtenue est placée dans un milieu nutritif . Les cultures obtenues à partir de tissus embryonnaires se caractérisent par une meilleure survie et une croissance plus active (en raison du faible niveau de différenciation et de la présence de cellules souches progénitrices dans les embryons) par rapport aux tissus correspondants prélevés sur un organisme adulte. Les tissus normaux donnent naissance à des cultures ayant une durée de vie limitée (appelée limite de Hayflick), tandis que les cultures obtenues à partir de tumeurs sont capables de proliférer indéfiniment. Cependant, même dans la culture de cellules normales, certaines cellules s’immortalisent spontanément, c’est-à-dire deviennent immortelles. Ils survivent et donnent naissance à des lignées cellulaires à durée de vie illimitée. Initialement, la lignée cellulaire peut être dérivée d'une population de cellules ou d'une seule cellule. Dans ce dernier cas, la lignée est dite clonale, ou clone. Au cours d'une culture à long terme, sous l'influence de divers facteurs, les propriétés des cellules normales changent, des transformations se produisent, dont les principaux signes sont des perturbations de la morphologie cellulaire, des modifications du nombre de chromosomes (aneuploïdie). Avec un degré élevé de transformation, l'introduction de telles cellules chez un animal peut provoquer la formation d'une tumeur. Dans la culture d'organes, l'organisation structurelle du tissu, les interactions intercellulaires sont préservées et la différenciation histologique et biochimique est soutenue. Les tissus dépendants des hormones conservent une sensibilité à celles-ci et des réponses caractéristiques, les cellules glandulaires continuent de sécréter des hormones spécifiques, etc. De telles cultures sont cultivées dans un récipient de culture sur des radeaux (papier, millipore) ou sur un treillis métallique flottant à la surface du milieu nutritif.

Chez les plantes, la culture cellulaire repose, en général, sur les mêmes principes que chez les animaux. Les différences dans les méthodes de culture sont déterminées par les caractéristiques structurelles et biologiques des cellules végétales. La plupart des cellules des tissus végétaux ont une totipotence : à partir d'une de ces cellules, dans certaines conditions, une plante à part entière peut se développer. Pour obtenir une culture de cellules végétales, on utilise un morceau de tout tissu (par exemple, cal) ou organe (racine, tige, feuille) dans lequel des cellules vivantes sont présentes. Il est placé sur un milieu nutritif contenant des sels minéraux, des vitamines, des glucides et des phytohormones (le plus souvent des cytokines et des auxines). Les cultures végétales sont maintenues à des températures de 22 à 27°C, dans l'obscurité ou sous la lumière.

Les cultures cellulaires et tissulaires sont largement utilisées dans divers domaines de la biologie et de la médecine. La culture de cellules somatiques (toutes les cellules d'organes et de tissus à l'exception des cellules reproductrices) en dehors du corps a déterminé la possibilité de développer de nouvelles méthodes d'étude de la génétique des organismes supérieurs en utilisant, outre les méthodes de la génétique classique, les méthodes de la biologie moléculaire. La génétique moléculaire des cellules somatiques de mammifères a connu le plus grand développement, associé à la possibilité émergente d'expériences directes avec des cellules humaines. La culture cellulaire et tissulaire est utilisée pour résoudre des problèmes biologiques généraux tels que l'élucidation des mécanismes d'expression des gènes, le développement embryonnaire précoce, la différenciation et la prolifération, l'interaction du noyau et du cytoplasme, les cellules avec l'environnement, l'adaptation à diverses influences chimiques et physiques, le vieillissement, transformation maligne, etc. il est utilisé pour le diagnostic et le traitement des maladies héréditaires. En tant qu'objets de test, les cultures cellulaires constituent une alternative à l'utilisation d'animaux pour tester de nouveaux agents pharmacologiques. Ils sont nécessaires lors de l'obtention de plantes transgéniques et de la propagation clonale. Les cultures cellulaires jouent un rôle important en biotechnologie dans la création d'hybrides, la production de vaccins et de substances biologiquement actives.

Voir également Ingénierie cellulaire.

Lit. : Méthodes de culture cellulaire. L., 1988 ; Culture de cellules animales. Méthodes / Edité par R. Freshni. M., 1989 ; Biologie des cellules cultivées et biotechnologie végétale. M., 1991 ; Freshney R. I. Culture de cellules animales : un manuel de technique de base. 5e éd. Hoboken, 2005.

O.P. Kisurina-Evgenieva.

Pour les cellules extraites du corps, des conditions peuvent être créées dans lesquelles elles vivront et se multiplieront dans un environnement artificiel (in vitro - à l'extérieur du corps, par opposition à in vivo - dans le corps), formant une culture cellulaire. Les cultures cellulaires peuvent être obtenues à partir de cellules qui ont perdu la capacité de se diviser dans l’organisme, par exemple à partir de leucocytes du sang périphérique. L'étude du comportement des cellules en culture permet de comprendre les mécanismes de contrôle de la division cellulaire. Il a été établi que les interactions cellulaires jouent un rôle majeur dans ce contrôle. L'observation des cultures cellulaires a montré que les cellules se divisent et se propagent activement à travers le verre du récipient dans lequel elles sont cultivées jusqu'à ce qu'elles commencent à entrer en contact les unes avec les autres. Le contact des surfaces des cellules voisines arrête leur mouvement et empêche simultanément les cellules de se reproduire. Lorsque les cellules recouvrent toute la surface du vaisseau d'une couche dense, la division s'arrête. Les cellules vivront pendant un certain temps, puis toutes sortes de perturbations commenceront à s'y produire, et si certaines cellules ne sont pas transplantées dans un autre récipient, dans un nouveau milieu, la culture mourra. Il est intéressant de noter que le réensemencement des cellules dans un nouveau milieu ne stimule pas toujours la prolifération cellulaire. Les cellules ayant subi plusieurs repiquages ne commencent pas à se diviser avec le temps, même dans un nouveau milieu. Des expériences spéciales ont montré que les cellules prélevées sur les tissus d'organismes adultes sont capables de se diviser in vitro moins de fois que les cellules obtenues à partir d'embryons. La raison de ce phénomène, appelé phénomène Hayflick du nom du scientifique qui l'a découvert, est vue par de nombreux chercheurs dans le domaine du vieillissement cellulaire, et actuellement les cultures cellulaires servent d'objet pour étudier les mécanismes du vieillissement au niveau cellulaire. Les cellules prélevées sur des tumeurs cancéreuses se comportent légèrement différemment en culture. Le contact des surfaces cellulaires n'arrête pas leur division, elles continuent de se multiplier et la culture devient multicouche. Les cellules tumorales n'obéissent pas à la règle de Hayflick : elles peuvent subir un nombre illimité de divisions. Certaines cellules en culture restent différenciées : elles synthétisent des protéines spécifiques et conservent des caractéristiques morphologiques, par exemple des cellules tumorales d'origine lymphoïde. D'autres cellules, lorsqu'elles sont transférées dans des conditions artificielles, deviennent indifférenciées. Les modifications des conditions de croissance conduisent parfois à la perte, parfois à l'acquisition, des propriétés des cellules différenciées. Cela permet d’utiliser des cellules en culture pour étudier les mécanismes de différenciation cellulaire. La préservation d'un état différencié par certaines cellules in vitro a servi d'impulsion à la création de cultures cellulaires à des fins pratiques pour en obtenir des substances synthétisées par ces cellules. C'est ainsi que sont obtenus des anticorps dirigés contre diverses protéines. Il est également possible d'obtenir des substances médicinales à partir de cellules de plantes mal cultivées dans les plantations. Les cultures cellulaires ont également trouvé des applications en médecine. Pour diagnostiquer des maladies héréditaires, il faut parfois un nombre suffisamment grand de cellules du corps pour pouvoir effectuer une analyse biochimique. Si un diagnostic doit être établi sur un embryon humain, le prélèvement de matériel à analyser pose un gros problème. Dans ce cas, la technique de culture cellulaire vient à la rescousse : plusieurs centaines de cellules prélevées sur les villosités de la membrane embryonnaire sans lui nuire suffisent pour faire croître une masse cellulaire importante. Les cultures cellulaires sont également utilisées en virologie - pour cultiver des virus et étudier leurs propriétés, ainsi que dans les industries pharmaceutique et chimique pour étudier les effets néfastes des produits chimiques nouvellement synthétisés sur l'ADN et les chromosomes.