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Le système CelVivo – Des structures fonctionnelles en 3D plus proches que jamais des conditions in vivo !

  • timer  6.5 Minutes à lire
  • 13 décembre 2021
  • Écrit par Michèle Heidemeyer
  • Life Science

Le système CelVivo permet aux cellules de profiter d'un environnement dans lequel elles développent une fonctionnalité plus proche d'un organisme vivant intact que celle offerte par la culture cellulaire bidimensionnelle. Cela a permis d'ouvrir de toutes nouvelles perspectives dans les études toxicologiques, dans la recherche sur le cancer et dans la médecine régénérative.

Cette tendance à la culture cellulaire en 3D ne peut plus être ignorée. Au cours de la dernière décennie, le nombre de publications dans le domaine de la culture 3D a connu une forte augmentation. Alors qu'il y avait environ cinq mille publications sur ce sujet il y a dix ans, on compte aujourd'hui plus de 22 000 publications traitant de la culture cellulaire tridimensionnelle. Le nombre de nouvelles publications s'élève actuellement à près de trois mille par an.

Au cours de la dernière décennie, le nombre de publications dans le domaine de la culture 3D
a augmenté de manière exponentielle.

 

Les limites de la culture cellulaire bidimensionnelle

Cette tendance s'explique par les limites importantes qui s'appliquent à la culture cellulaire bidimensionnelle. Les cellules cultivées dans des conditions plates (2D) ne se comportent pas comme les cellules qui se développent dans l'organisme naturel. L'activité, la croissance et la communication intercellulaire observables dans l'hôte sont toutes différentes de ces mêmes attributs affichés par la culture cellulaire en 2D.

De plus, la trypsinisation des cellules lors du passage détruit leur matrice extracellulaire et donc une partie du mécanisme contrôlant l'activité cellulaire. Par conséquent, seules des données physiologiquement pertinentes limitées peuvent être obtenues à partir d'une culture cellulaire 2D.

En revanche, des modèles cellulaires plus complexes, tels que les sphéroïdes et les organoïdes, sont capables de reproduire les propriétés physiologiques du tissu natif. Cependant, il est difficile de cultiver ces modèles cellulaires multicouches sur une longue période, car les amas de cellules varient souvent en forme et en taille, ce qui rend les expériences plus difficiles à reproduire.


Problèmes liés à la culture tridimensionnelle

Les systèmes avec des supports, des gels ou d'autres types d'additifs ont évolué pour préserver les propriétés physiologiques des cellules et augmenter la viabilité des modèles cellulaires en 3D. Ceux-ci, à leur tour, peuvent déséquilibrer l'expression naturelle des gènes, réduisant une fois de plus la fonctionnalité des cultures 3D.


Des cultures cellulaires en 3D offrent la fonctionnalité des conditions in vivo

Afin de favoriser la fonctionnalité des grandes structures tridimensionnelles imitant les tissus, les cellules doivent être maintenues dans un environnement aussi proche que possible des conditions in vivo. Un système de microgravité simulée est une solution pour maintenir la fonction, l'architecture et l'ultrastructure des cultures cellulaires tridimensionnelles.

La gravité présente le grand avantage que les cellules sont exposées à des forces de cisaillement très faibles. Un bioréacteur rotatif maintient les cellules en état de suspension en permettant aux forces gravitationnelles d'agir sur les cellules de tous les côtés. Cela crée un environnement qui favorise la fonctionnalité de grandes structures 3D telles que les sphéroïdes, les organoïdes, les acini et autres agrégats. Ainsi, de grands sphéroïdes de taille uniforme peuvent être créés.



Diffusion active dans un amas 3D

En outre, cette diffusion active crée un très bon échange de gaz et de nutriments, et l'oxygène peut facilement atteindre le cœur d'un amas de cellules. Les mécanismes de transport actif nécessitent beaucoup d'énergie, et cette activité métabolique des cellules montre à quel point les amas 3D dans un système de microgravité sont vivants et viables.


La réduction de la croissance cellulaire entraîne une plus grande activité cellulaire

Par rapport à la culture cellulaire standard classique en 2D, la prolifération des cellules dans le système de gravité ClinoStar diminue considérablement. Par exemple, les cellules HepG2 en 2D sont déjà confluentes à 100% après 5 jours, alors que les mêmes cellules dans le système 3D n'atteignent une taille de 1400 µm et un taux de prolifération de plus de 60 jours qu'après 42 jours de culture. Cette croissance cellulaire plus lente reflète la situation réelle in vivo, et grâce à cette croissance plus détendue, les cellules peuvent investir leur énergie dans des tâches fonctionnelles plutôt que dans une activité de croissance.


Si l'on mesure la fonctionnalité des hépatocytes – par exemple, en matière de production d'urée, de cholestérol et de glycogène – on constate que la production de ces substances est quasiment nulle dans une culture cellulaire en 2D. Cependant, dans les cultures ClinoStar, les niveaux d'urée et de cholestérol atteignent ceux des conditions in-vivo pendant la maturation. Après 21 jours, les cellules atteignent la situation in vivo.

Le système ClinoStar permet donc d'imiter l'état réel d'un tissu ou d'un organe. Ces changements physiologiques et la restauration de la fonctionnalité in vivo permettent de cultiver des sphéroïdes, des organoïdes ou d'autres agrégats qui peuvent reproduire de manière réaliste les caractéristiques d'un organisme vivant.

ClinoStar & ClinoReactor

De meilleurs résultats avec le système de microgravité

Le ClinoStar est un incubateur CO2 doté d'un système de microgravité qui rend la culture de structures tridimensionnelles facile et reproductible. Ce gain de propriétés physiologiques in vivo améliore considérablement la valeur informative des études scientifiques. Un clinostat peut ainsi accroître l'efficacité des études toxicologiques – tant aiguës que chroniques (dose unique ou doses répétées). Il peut également être utilisé dans la recherche sur le cancer, dans la médecine régénérative et pour la découverte de nouveaux médicaments. Le ClinoStar permet la production de sphéroïdes et d'organoïdes uniformes, reproductibles et fonctionnels. Ces sphéroïdes imitent de façon réaliste la fonction, la structure et l'architecture de l'organisme vivant. Dans des conditions de laboratoire, cela crée une corrélation sans précédent entre la culture cellulaire et la fonction cellulaire.

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ClinoStar
Le système ClinoStar est une plateforme de bioréacteur 3D qui crée un environnement favorisant la croissance, la maintenance et la fonctionnalité de grandes structures 3D mimétiques de tissus, y compris les sphéroïdes, les organoïdes et autres agrégats cellulaires.
  • Art.Nr. 12053296
  • Ref.Nr. 30002
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