Publié : 2023 | Dernière mise à jour : mai 2026

Les cellules HEK293 : une pierre angulaire de la recherche cellulaire moderne et de la biotechnologie

Les cellules rénales embryonnaires humaines 293 (HEK293) constituent une lignée cellulaire rénale embryonnaire humaine qui a acquis une grande popularité au sein de la communauté scientifique en raison de leur polyvalence et de leur utilité dans un large éventail d'applications de recherche. Cette lignée cellulaire a été établie au début des années 1970 et est depuis utilisée pour le développement de vaccins, la recherche sur le cancer, les essais de médicaments et la transduction du signal. Cet article de blog explore tous les aspects de la lignée cellulaire HEK293, notamment son origine, les informations relatives à sa culture, ses avantages et ses inconvénients, ses applications et les ressources disponibles.

Cellules HEK293 : informations générales et origine

Que sont les cellules HEK293 ?

Les cellules HEK293 sont une lignée cellulaire rénale embryonnaire humaine dérivée du tissu rénal d'un embryon humain issu d'une interruption volontaire de grossesse dont l'origine parentale est inconnue. Ces cellules ont été établies par un biologiste néerlandais nommé Alex Van der Eb au début des années 1970. Elles ont ensuite été immortalisées par le chercheur Frank Graham grâce à une transformation par un adénovirus 5 tronqué.

Au départ, la transformation de ces cellules semblait difficile. Cependant, après de nombreux efforts continus, la croissance cellulaire s'est produite à partir d'un seul clone transformé isolé [1]. La transfection de la cellule par l'adénovirus 5 a conduit à l'intégration des gènes E1A et E1B dans le génome de la cellule, ce qui empêche la mort cellulaire et permet une production abondante de protéines. Avant l'immortalisation, les cellules rénales fœtales n'avaient pas été suffisamment caractérisées, de sorte que leur type cellulaire exact est inconnu.

Les reins embryonnaires sont composés de cellules endothéliales, épithéliales et fibroblastiques ; les cellules HEK 293 appartiennent donc probablement à l'une de ces catégories. Cependant, l'ARNm et les produits géniques suggèrent qu'il s'agit de cellules neuronales. Il est possible que l'ajout de l'Ad5 ait modifié le phénotype cellulaire et l'expression génique. Anecdote : le « 293 » dans HEK293 fait référence à la 293e expérience réalisée par Graham.

Anecdote : le « 293 » dans HEK293 fait référence à la 293e expérience menée par Graham.

Caractéristiques des cellules HEK293

• Morphologie
• Taille des cellules
• Génome et ploïdie (nombre de chromosomes)

Les cellules HEK293 ont une forme qui ressemble à celle des cellules épithéliales. Les reins embryonnaires sont principalement composés de fibroblastes, de cellules endothéliales et de cellules épithéliales. Les cellules 293 ressemblent donc à l'un de ces types de cellules par leur forme.

La taille des cellules HEK 293 varie entre 11 et 15 µm, ce qui peut dépendre des conditions de culture. En culture, les cellules peuvent présenter une forme aplatie lorsqu’elles se développent sur une surface ou une forme arrondie en suspension. Les cellules HEK 293 sont hypotriploïdes, et environ 30 % d'entre elles ont une ploïdie modale de 64 chromosomes, mais certaines cellules en possèdent encore davantage. Ces cellules possèdent également trois copies du chromosome X et un fragment de 4 kilobases de l'adénovirus 5 intégré au chromosome 19.

Comparaison entre les lignées cellulaires HEK293 et HEK293T

De nombreux dérivés ont été issus des cellules HEK 293 parentales, tels que les dérivés cellulaires 293 courants HEK293T et HEK293F. Les cellules HEK293T sont l'une des dérivées les plus largement utilisées et ont été créées en incorporant un mutant de l'antigène T du SV40 sensible à la température dans le génome de la cellule HEK 293 d'origine. L'expression de l'antigène T permet la réplication de plasmides ayant une origine de réplication SV40 lorsqu'ils sont transfectés dans des cellules 293-T, ce qui entraîne une production accrue de protéines recombinantes [2]. Pour plus d'informations sur les dérivés de la lignée cellulaire HEK, y compris leur développement et leurs caractéristiques, consultez cet article de synthèse.

Principes de base de la culture cellulaire HEK293 : guide étape par étape

Conditions

Informations

Temps de doublement de la population

Le temps de doublement de la lignée cellulaire HEK293 varie entre 24 et 45 heures, avec une moyenne de 30 heures.

Cultures adhérentes ou en suspension

Les cellules HEK293 peuvent être cultivées aussi bien en adhésion qu'en suspension. Les cellules adhérentes se développent en monocouches, tandis que les cultures en suspension se développent sous forme de sphéroïdes.

Densité d'ensemencement

Divisez les cellules à une confluence de 80 à 90 % pendant la phase de croissance. Détachez les cellules à l'aide d'Accutase et ensemencez-les à une densité de 1 à 4 x 10⁴ cellules/cm². Une couche confluente se formera en 4 jours à une densité d'ensemencement de 1 x 10⁴ cellules/cm².

Milieu de culture

Cultiver dans un milieu minimal essentiel d'Eagle (EMEM) contenant 2 mM de L-glutamine et 10 % de sérum fœtal bovin (FBS). Changer le milieu deux fois par semaine.

Conditions de culture (température, CO2)

Conserver dans un incubateur humidifié à 37 °C avec un apport de 5 % de CO₂ pour une croissance optimale.

Conservation

Conserver en phase vapeur ou liquide dans de l'azote liquide pour une conservation à long terme. Éviter de conserver dans un congélateur à -80 °C, car cela pourrait affecter la viabilité cellulaire.

Procédé et milieu de congélation

Utilisez une méthode de congélation lente pour une conservation optimale. Congelez dans le milieu de congélation CM-1 ou CM-ACF disponible auprès de CLS.

Procédé de décongélation

Décongeler les cellules congelées dans un bain-marie à 37 °C pendant 1 à 2 minutes jusqu'à ce qu'il ne reste qu'un petit morceau de glace. Transférer la suspension cellulaire dans un tube à centrifuger, ajouter le milieu de culture préchauffé et centrifuger pour éliminer les composants du milieu de congélation. Remettre le culot cellulaire en suspension dans un milieu frais et cultiver dans des conditions optimales.

Niveau de biosécurité

Les cellules HEK293 nécessitent une manipulation de niveau de biosécurité 1.

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La lignée cellulaire HEK293 dans la recherche et l'industrie

Les applications des cellules HEK293 sont diverses et importantes. Elles sont fréquemment utilisées comme système d'expression et de production de protéines recombinantes. En raison de leur origine humaine, les protéines produites dans ces cellules sont plus susceptibles d'être similaires à leurs homologues humaines naturelles en termes de structure et de fonction, ce qui est crucial pour les applications thérapeutiques.

De plus, les cellules HEK293 sont souvent utilisées dans l'étude de la fonction et de la régulation des gènes, car elles absorbent facilement l'ADN étranger, ce qui en fait un excellent modèle pour la manipulation génétique. Ces cellules jouent également un rôle essentiel dans la production de vecteurs adénoviraux, utilisés en thérapie génique et dans le développement de vaccins, y compris la production rapide de vaccins contre la COVID-19.

Production de vaccins et de protéines : les cellules HEK 293 conviennent à la fabrication à grande échelle de protéines et de vaccins thérapeutiques. Cette lignée cellulaire est également utilisée pour générer des vecteurs viraux tels que les vecteurs adéno-associés et adénoviraux. Récemment, les cellules HEK293 ont été utilisées pour produire une protéine recombinante essentielle, l'érythropoïétine (EPO).

Essais de médicaments : les cellules HEK293 sont fréquemment utilisées pour tester la toxicité des médicaments et des produits naturels.

Recherche sur le cancer : les cellules 293 sont tumorigènes, et des modifications cruciales de l'expression génique peuvent aggraver la tumorigenèse dans cette lignée cellulaire. Par conséquent, la lignée cellulaire 293 est fréquemment utilisée dans les études sur le cancer pour comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents et le développement de médicaments.

Études de transfection : la transfection est le processus d'introduction d'acides nucléiques dans les cellules, et les cellules HEK293 se prêtent particulièrement bien à ce processus. Ce sujet est abordé plus en détail ci-dessous.

Le rôle des cellules HEK293 dans la production de vaccins et de protéines

Dans la production de vaccins, les cellules HEK293 ont joué un rôle déterminant dans le développement de vaccins à base d'adénovirus. Leur capacité à se développer en cultures en suspension permet des processus évolutifs, essentiels pour répondre à la demande mondiale en vaccins. De plus, leur origine humaine leur confère un avantage par rapport à d'autres lignées cellulaires, car elles peuvent effectuer des modifications post-traductionnelles similaires à celles observées chez l'humain, garantissant ainsi l'efficacité biologique des vaccins produits.

La polyvalence des cellules HEK293 s'étend à la production de protéines complexes, notamment les anticorps monoclonaux et les biosimilaires, qui sont utilisés dans le traitement du cancer, des maladies auto-immunes et d'autres pathologies. Leur capacité à replier et à modifier les protéines avec précision en fait un choix privilégié dans l'industrie de la production de protéines recombinantes.

Pourquoi utilise-t-on les cellules HEK293 pour la transfection ?

La transfection est le processus consistant à introduire des acides nucléiques dans des cellules, et les cellules HEK293 se prêtent particulièrement bien à ce processus. Plusieurs raisons expliquent pourquoi les cellules HEK293 sont privilégiées pour la transfection :

1. Efficacité de transfection élevée : les cellules HEK293 présentent un taux d'absorption élevé de l'ADN étranger, ce qui peut être attribué à leur capacité à exprimer certains gènes viraux facilitant l'entrée de l'ADN dans la cellule.
2. Croissance robuste : ces cellules se développent rapidement et sont relativement faciles à cultiver, ce qui est avantageux pour les expériences nécessitant des résultats rapides et fiables.
3. Adaptabilité : les cellules HEK293 peuvent être cultivées dans diverses conditions, notamment en culture adhérente ou en suspension, ce qui les rend adaptées à la production de protéines à grande échelle.
4. Lignée cellulaire humaine : en tant que lignée cellulaire humaine, elles offrent un contexte biologique plus pertinent pour la biologie humaine, ce qui est particulièrement important dans la recherche thérapeutique où la réponse des cellules humaines permet de prédire les résultats in vivo.
5. Polyvalence : elles sont capables de produire des protéines présentant des modifications post-traductionnelles complexes, une caractéristique essentielle au fonctionnement de nombreuses protéines, en particulier des anticorps thérapeutiques. 

Protocole de sous-culture HEK293

Réactifs requis

1. Solution saline tamponnée au phosphate (PBS) 1X
2. PBS à 10 % de trypsine
3. Milieu de culture DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium)

Procédure

Préparation des cellules

1. Vérifier les cellules HEK au microscope pour s'assurer qu'elles sont confluentes à environ 90 %.
2. Nettoyer le poste de travail en utilisant des techniques aseptiques et stériliser la hotte à gaz à l'aide d'une lampe UV.
3. Essuyez l'espace de travail avec de l'éthanol à 70 %.
4. Préchauffez tous les réactifs dans un bain-marie à 37 °C.

Calcul de la fraction de division et de la quantité d'ensemencement

1. Déterminez la fraction de division, généralement comprise entre 1:5 et 1:20.
2. Calculez le volume à pipeter à l'aide de la formule : Vp = (S)(Vd).

Volumes de milieu et protocoles de fractionnement

Pour la culture cellulaire, différents récipients nécessitent des volumes de milieu spécifiques et ont des surfaces de croissance propres. Par exemple, une plaque à 6 puits a une surface de croissance de 4,67 cm² par puits et nécessite environ 2,5 ml de milieu, tandis qu'une plaque de 100 mm a une surface de croissance de 55 cm², nécessitant 10 ml de milieu. Le processus de repiquage des cellules consiste à retirer l'ancien milieu, à laver avec du PBS, à incuber avec de l'Accutase, à neutraliser avec du DMEM, à centrifuger, à remettre en suspension dans un nouveau milieu, puis à ensemencer sur une nouvelle plaque. Pour connaître les étapes détaillées et les proportions pour d'autres récipients tels que les flacons de 100 cm² et les plaques de 150 mm, veuillez vous reporter à la source originale.

Questions fréquemment posées sur les cellules HEK293

Les cellules HEK293 sont largement utilisées dans la recherche scientifique, ce qui soulève naturellement de nombreuses questions sur leur nature, leur origine et leurs caractéristiques. Nous examinons ci-dessous quelques-unes de ces questions courantes.