Cellules HaCaT - Étude de la biologie et des maladies de la peau
Les cellules HaCaT sont dérivées de kératinocytes épidermiques humains et sont couramment utilisées pour étudier l'homéostasie épidermique et les pathologies associées. Ces cellules sont considérées comme des kératinocytes humains spontanément immortalisés, ce qui est remarquable car elles ont été dérivées de kératinocytes cutanés normaux sans rencontrer de crise ni de retard de croissance. Cette origine unique confère aux cellules HaCaT un ensemble de propriétés génétiques et de croissance qui diffèrent de celles des autres lignées cellulaires. Bien qu'elles présentent un phénotype transformé in vitro avec des propriétés clonogéniques sur gélose ou sur plastique, la lignée cellulaire HaCaT reste non tumorigène. Étant la première lignée cellulaire épithéliale stable issue de la peau humaine adulte à présenter une différenciation normale, les cellules HaCaT constituent un outil précieux pour étudier la régulation de la kératinisation dans les cellules humaines. Ces cellules ont un large éventail d'applications en raison de leur capacité à proliférer et à se différencier efficacement in vitro.
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- Cytion — Commander HaCaT
- Caractéristiques des cellules HaCaT
- Caractéristiques génétiques et origine des cellules HaCaT
- Comment prélever des cellules HaCaT en 5 étapes simples
- Applications des cellules HaCaT
- Vidéos à découvrir : à la découverte de l'univers des cellules HaCaT
Caractéristiques des cellules HaCaT
Les cellules HaCaT peuvent être cultivées dans des conditions de faible teneur en calcium et présentent une forme fusiforme dépourvue de jonctions serrées entre les cellules, à l'instar des cellules primaires maintenues dans les mêmes conditions. Dans l'épiderme normal, les kératinocytes se développent à partir de cellules souches situées dans la couche basale et progressent à travers les couches épineuse et granuleuse avant d'atteindre la couche cornée et de se desquamer dans l'environnement. Cet équilibre étroitement régulé entre prolifération et desquamation aboutit à un renouvellement complet tous les 28 jours, un processus complexe appelé kératinisation. Ce processus est hautement régulé et implique des changements marqués dans l'expression génique, la structure et l'activité enzymatique. Pour l'analyse in vitro et in vivo, les cellules HaCaT doivent conserver les kératines épidermiques caractéristiques des couches différenciées des cellules de l'épiderme humain, qui sont essentielles au maintien de l'intégrité structurelle et de la résilience de la peau. Bien que des altérations chromosomiques séquentielles puissent survenir dans les cellules HaCaT, elles ne sont pas nécessairement liées à des problèmes de différenciation significatifs et démontrent plutôt la transformation spontanée des kératinocytes humains adultes in vitro.
Caractéristiques génétiques et origine des cellules HaCaT
Les cellules HaCaT constituent une lignée cellulaire de kératinocytes humains spontanément immortalisés, provenant de la peau adulte et représentant une voie évolutive unique. Ces cellules présentent des mutations dans les deux allèles du gène p53, ce qui est caractéristique des mutations induites par le rayonnement UV [3,4]. De plus, on suppose que les cellules HaCaT ont été générées par des mutations du gène suppresseur de tumeur p53, suivies de la perte des gènes de sénescence [5].
Le gène suppresseur de tumeur p53, connu pour son rôle dans la réparation de l'ADN et en tant que gardien du génome, induit la réponse de la peau humaine aux dommages de l'ADN [4]. Il a été observé que les cellules HaCaT ont partiellement perdu leur mécanisme de protection contre les dommages à l'ADN en raison de la mutation in vivo du gène p53, ce qui les rend susceptibles d'accumuler des changements cytogénétiques en réponse à des températures de culture élevées. Un autre mécanisme d'immortalisation des cellules HaCaT implique une activité accrue de l'enzyme télomérase [7]. Dans les cellules normales, les télomères raccourcissent continuellement à chaque division cellulaire jusqu’à ce que la sénescence cellulaire soit atteinte. La télomérase est un complexe enzymatique cellulaire spécialisé doté d'une activité de transcriptase inverse qui maintient une longueur stable des télomères. En revanche, les cellules HaCaT présentent une activité télomérase significativement accrue, ce qui se traduit par une longueur des télomères bien préservée. Ces observations confirment le rôle de la télomérase dans le processus d'immortalisation des cellules HaCaT.
Trois translocations chromosomiques spécifiques ont été identifiées, entraînant la perte d'une copie des bras chromosomiques 3p, 4p et 9p, un gain de 9q et la formation d'isochromosomes. La perte du bras court du chromosome 3p pourrait entraîner la perte de gènes de sénescence et l'immortalisation des cellules HaCaT [8]. Les cellules HaCaT sont hypodiploïdes et possèdent des chromosomes marqueurs distincts et stables représentant leur origine monoclonale. Les caractéristiques et l'origine de la lignée cellulaire HaCaT ont été confirmées par empreinte génétique à l'aide de marqueurs minisatellites hypervariables [3-6].
Comment récolter des cellules HaCaT en 5 étapes simples
- Retirez le milieu de culture et rincez les cellules adhérentes à l'aide de 3 à 5 ml de PBS sans calcium ni magnésium pour les flacons T25 ou de 5 à 10 ml pour les flacons T75.
- Ajouter 1 à 2 ml de solution d'EDTA à 0,05 % fraîchement préparée par flacon T25, ou 2,5 ml par flacon T75, en veillant à recouvrir l'ensemble de la couche cellulaire, puis incuber à 37 °C pendant 10 minutes.
- Ajouter 1 ml de solution de trypsine/EDTA (0,05 %/0,025 %) fraîchement préparée par flacon T25, ou 2,5 ml par flacon T75, en veillant à nouveau à recouvrir entièrement la couche cellulaire. Les cellules devraient se détacher en 1 à 2 minutes.
- Arrêtez l'activité de la trypsine en ajoutant un milieu de culture cellulaire contenant du FBS.
- Transférez les cellules dans de nouveaux flacons contenant du milieu de culture cellulaire frais.
Applications des cellules HaCaT
Les cellules HaCaT constituent un outil précieux pour l'étude des kératinocytes [9]. Ces cellules immortelles agissent comme des cellules prénéoplasiques et peuvent fournir des informations sur les changements impliqués dans la transformation maligne et néoplasique [10]. Les cultures de cellules HaCaT en monocouche sont essentielles pour les applications d'analyse de la toxicité cellulaire et de la cicatrisation in vitro. Les cellules HaCaT peuvent également être utilisées pour évaluer la toxicité cutanée causée par divers agents et les processus néoplasiques ou inflammatoires. Elles peuvent servir à analyser différents mécanismes de réactions allergiques cutanées, les effets des espèces réactives de l'oxygène et l'irradiation par les UV. Lorsqu'elles sont stimulées, les cellules HaCaT peuvent se différencier et exprimer des marqueurs de différenciation spécifiques, tels que l'involucrine, K14 et K10. Les cellules HaCaT sont également couramment utilisées comme modèle pour étudier la physiopathologie de l'homéostasie épidermique [6].
Les cellules HaCaT conservent leur capacité à reconstituer une épiderme structuré in vivo après transplantation, ce qui donne lieu à une structure épidermique stratifiée pouvant passer d'un état basal à un état différencié en fonction des variations de la concentration en calcium dans le milieu. Ces cellules permettent également de caractériser plusieurs processus biologiques, notamment en tant que système modèle pour la vitamine D et le métabolisme cutané. Comme les cellules HaCaT ne sont pas génétiquement modifiées, elles offrent une vision impartiale du large spectre des événements génétiques initiaux dans la peau humaine.
Vidéos à la une : À la découverte de l'univers des cellules HaCaT
« Migration des cellules HaCaT » : cette vidéo présente le processus de migration cellulaire chez les cellules HaCaT. La migration cellulaire est un processus essentiel à divers processus biologiques, tels que la cicatrisation des plaies et les métastases cancéreuses. La vidéo montre le mouvement des cellules HaCaT au microscope, offrant une représentation visuelle de la façon dont ces cellules migrent. L'activité des cellules est observée alors qu'elles se déplacent d'un endroit à un autre, et la vidéo illustre clairement les changements qui se produisent dans les cellules au cours de ce processus.
« Test de scratch réalisé sur des cellules HaCaT » : cette vidéo présente un test de scratch réalisé sur des cellules HaCaT. Le test de scratch est une technique largement utilisée pour étudier la migration cellulaire ; dans ce cas, il sert à analyser la migration des cellules HaCaT. La vidéo montre le processus consistant à créer une éraflure à la surface d’une boîte de culture cellulaire, qui est ensuite observée au microscope tandis que les cellules HaCaT migrent et comblent l’espace au fil du temps.
« Croissance cellulaire des kératinocytes HaCaT pour des expériences de cicatrisation » : cette vidéo montre le processus de croissance cellulaire des kératinocytes HaCaT pour des expériences de cicatrisation. Les kératinocytes HaCaT constituent une lignée cellulaire couramment utilisée dans les études sur la cicatrisation.
« Différenciation des cellules HaCaT » : cette vidéo présente les étapes nécessaires à la différenciation des cellules HaCaT. Les cellules HaCaT peuvent se différencier en différents types de cellules cutanées. La vidéo montre les changements subis par les cellules HaCaT au cours de leur différenciation, en illustrant visuellement les différents marqueurs et caractéristiques de la différenciation. Le processus de différenciation est essentiel au fonctionnement normal de la peau, et la vidéo met en évidence les différentes étapes de différenciation que subissent les cellules HaCaT.
Références
- Angel P et Karin M : Le rôle de Jun, Fos et du complexe AP-1 dans la prolifération et la transformation cellulaires. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS : La régulation de la croissance hyperplasique épidermique. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR : Isolation et caractérisation d’une lignée de kératinocytes humains à longue durée de vie apparue spontanément (NM-1). In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
- Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC : Mutations du gène p53 dans des lignées cellulaires épithéliales humaines immortalisées. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
- Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE : Zones de mutation fréquentes dues à l'exposition au soleil dans le gène p53 du cancer de la peau non mélanique. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Étapes multiples et altérations génétiques dans l'immortalisation, la transformation maligne et la progression tumorale des kératinocytes cutanés humains. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P : Activité télomérase dans la couche basale régénérative de l'épiderme de la peau humaine et dans les kératinocytes cutanés immortalisés et dérivés de carcinomes. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. Les cellules HaCaT comme modèle de différenciation in vitro fiable pour analyser la réponse inflammatoire/de réparation des kératinocytes humains. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Kératinisation normale dans une lignée cellulaire de kératinocytes humains aneuploïdes spontanément immortalisés. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham : Analyse des données qualitatives. Le kit de recherche qualitative Sage. Londres : Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Conception de la recherche appliquée : un guide pratique. Sage : Londres
- Boukamp P., Petrussevska R. T., Breitkreutz D., Hornung J., Markham A., Fusenig N. E. Kératinisation normale dans une lignée cellulaire de kératinocytes humains aneuploïdes spontanément immortalisés. Cell Biol. (1988) ; 106 : 761–771.