Cellules HeLa : Révolutionner la recherche
Depuis leur découverte en 1951, les cellules Hela, une souche de cellules immortalisées nommée d'après Henrietta Lacks, ont été largement utilisées dans les études scientifiques. Henrietta Lacks, une Afro-Américaine de 31 ans, mère de cinq enfants, s'est vu diagnostiquer un cancer du col de l'utérus la même année que sa mort. George Otto Gey, directeur du laboratoire de culture tissulaire de l'hôpital Johns Hopkins, a collecté et multiplié ses cellules de carcinome cervical, qui se sont révélées exceptionnellement résistantes et prolifiques, ce qui a permis de les utiliser à grande échelle dans la recherche scientifique. Contrairement à d'autres cellules humaines, les cellules HeLa pouvaient être maintenues et multipliées in vitro, ce qui représentait une avancée considérable dans la recherche médicale.
Histoire et chronologie des cellules Hela
Henrietta Lacks, une cultivatrice de tabac noire, a été emmenée à l'hôpital Johns Hopkins en 1951 pour des saignements vaginaux anormaux et a ensuite été traitée pour un cancer du col de l'utérus. Sa première thérapie a consisté à prélever des échantillons de tissu sur son col de l'utérus sans son consentement. La biopsie du col de l'utérus a permis de prélever des échantillons de tissus pour l'examen clinique de George Otto Gey, qui ont été étudiés dans le laboratoire de culture de tissus. Contrairement aux échantillons précédents, le laborantin de Gey a noté que les cellules doublaient toutes les 20 à 24 heures et se développaient rapidement. Gey a propagé les cellules cancéreuses du col de l'utérus juste avant la mort de Lacks, et elles ont constitué la première lignée cellulaire humaine viable in vitro. Les cellules ont été nommées d'après les deux premières lettres du prénom et du nom d'Henrietta Lacks et ont été données à tout scientifique qui en faisait la demande pour faire avancer la recherche.
Même si les cellules ont été recueillies sans l'autorisation de Lacks ou de sa famille, cette autorisation n'était ni nécessaire ni couramment demandée à l'époque. Il n'y avait pas d'obligation d'avertir les patients ou les membres de leur famille que les matériaux jetés ou obtenus par chirurgie étaient la propriété du médecin ou de l'établissement médical. Dans les années 1970, une fuite publique a révélé le véritable nom d'Henrietta, et la famille Lacks a été invitée à fournir des échantillons d'ADN pour aider à identifier les lignées cellulaires contaminées. La lignée cellulaire HeLa provient d'un échantillon de tissu cervical de Lacks et a été multipliée en culture cellulaire à un point tel qu'elle dépasse largement le nombre total de cellules de son corps. Il existe plusieurs souches de cellules HeLa qui continuent à muter dans les cultures cellulaires, mais toutes sont les descendantes des cellules tumorales extraites de Lacks.
Remédier aux erreurs historiques
L'histoire d'Henrietta Lacks et de l'obtention de cellules HeLa à son insu et sans son consentement a déclenché un discours sur l'éthique des pratiques de recherche médicale et la protection des droits individuels, en particulier en ce qui concerne l'utilisation de matériel biologique humain dans la science. Henrietta Lacks est devenue, sans le savoir, la source de la première lignée de cellules humaines immortelles, qui a depuis permis d'innombrables percées scientifiques. La prise de conscience de cette faute éthique a catalysé une évolution vers des procédures de consentement plus rigoureuses et une prise de conscience accrue des obligations morales des chercheurs. Cette affaire a non seulement mis en lumière la nécessité de réformer les pratiques de recherche, mais elle a également suscité un débat plus large sur la justice, le respect et la reconnaissance dans la recherche médicale, ce qui a conduit à des efforts pour rectifier les injustices passées et garantir que les personnes qui contribuent au progrès scientifique soient reconnues et traitées avec dignité.
Thermo Fisher et les cellules HeLa
Le procès intenté à la société de biotechnologie Thermo Fisher Scientific au sujet des cellules HeLa s'inscrit dans un débat éthique et juridique plus profond sur la commercialisation de matériel biologique prélevé sur des personnes sans leur consentement. L'affaire était centrée sur la lignée cellulaire HeLa, qui a permis d'importantes percées scientifiques, notamment la mise au point du vaccin contre la poliomyélite et des progrès dans le traitement du cancer.
Le procès a mis en lumière plusieurs considérations éthiques : les droits des personnes et de leurs familles sur leur matériel biologique, le contexte historique du prélèvement d'échantillons sur des personnes marginalisées sans leur consentement et les responsabilités des entreprises qui bénéficient de ce matériel. Le procès intenté à Thermo Fisher Scientific a mis en évidence la nécessité de politiques plus claires et de normes éthiques concernant l'utilisation de matériel biologique humain dans la recherche et le commerce, afin de garantir le respect des droits des personnes et le partage équitable des avantages découlant des découvertes scientifiques.
Pour une exploration détaillée des origines, des batailles juridiques et des résolutions concernant les cellules HeLa, consultez notre article"Cellules HeLa : Histoire, procès et règlements"
Caractéristiques fascinantes des cellules HeLa
Les cellules HeLa sont faciles à cultiver et se multiplient rapidement. Elles sont également connues pour leur grande sensibilité aux infections virales. Elles sont particulièrement sensibles à l'adénovirus humain 3, au virus de l'encéphalomyocardite et aux poliovirus 1, 2 et 3. Cette caractéristique rend les cellules HeLa essentielles pour l'étude de la réplication, de l'assemblage et de la pathogenèse de ces virus et pour le développement de nouvelles stratégies antivirales. En outre, les cellules HeLa sont largement utilisées comme hôtes de transfection pour l'étude de la fonction et de la régulation des gènes, la production de protéines recombinantes et la thérapie génique.
- Même pour les cellules cancéreuses, les cellules HeLa ont un taux de prolifération cellulaire anormalement élevé et une durée de vie illimitée, ce qui les rend excellentes pour la recherche scientifique.
- Les cellules HeLa ont une forme active de télomérase, ce qui permet une division cellulaire illimitée et l'immortalité.
- Les cellules HeLa surmontent la limite de Hayflick, c'est-à-dire le nombre maximal de divisions cellulaires que la plupart des cellules normales peuvent subir avant de devenir sénescentes.
- Les cellules HeLa ont un nombre de chromosomes hypertriploïde (3n+). Le nombre moyen de chromosomes dans les cellules HeLa est de 82 mais peut varier de 70 à 164 (au lieu du nombre diploïde standard de 46). Ces chromosomes sont appelés "chromosomes signature HeLa". Les cellules Hela ont un caryotype complexe caractérisé par un degré élevé d'aneuploïdie et de réarrangements structurels. Les cellules HeLa présentent un petit chromosome télocentrique dans 98 % des cellules et une aneuploïdie de 100 % dans 1 385 cellules examinées. Ces anomalies chromosomiques jouent un rôle essentiel dans le taux de croissance rapide et l'immortalité des cellules HeLa et sont également associées au cancer du col de l'utérus.
- En raison du transfert horizontal de gènes du papillomavirus humain 18 (HPV18) vers les cellules cervicales humaines, les cellules HeLa ont un génome différent de celui d'Henrietta Lacks.
Structure des cellules HeLa
Les cellules HeLa ont un diamètre de 10 à 20 µm, selon les conditions de culture. La plupart des cellules de mammifères ont un diamètre compris entre 10 et 100 µm. L'une des plus petites cellules humaines, les globules rouges, a un diamètre d'environ 8 µm. En revanche, les cellules des fibres musculaires et les neurones peuvent être extrêmement longs.
Les progrès de la recherche grâce à HeLa
Les cellules HeLa ont été au cœur d'importantes avancées de la recherche, notamment des découvertes en génétique, en virologie et en développement thérapeutique. La lignée cellulaire HeLa a été utilisée pour étudier le cancer, le sida, les effets des radiations et des toxines, la cartographie des gènes et d'innombrables autres travaux scientifiques. Plus de 60 000 articles scientifiques ont été publiés sur la recherche HeLa, avec une augmentation de plus de 300 articles par mois.
Éradication de la polio
Dans les années 1950, Jonas Salk a testé le premier vaccin contre la polio en utilisant des cellules HeLa. Ces cellules étaient sensibles à l'infection par la poliomyélite, ce qui entraînait la mort des cellules infectées. Par conséquent, les cellules HeLa étaient très demandées pour tester les vaccins contre la polio, car les résultats étaient facilement disponibles.
Virologie
Les cellules HeLa ont été infectées par de nombreux virus, dont le VIH, le Zika, l'herpès et les oreillons, afin de tester et de développer de nouveaux vaccins et médicaments. Le Dr Richard Axel a découvert que les cellules HeLa pouvaient être infectées par le VIH en y ajoutant la protéine CD4, ce qui permet d'étudier le virus. Les cellules HeLa ont été utilisées pour étudier l'expression du papillomavirus E2 et l'apoptose, et elles ont également joué un rôle essentiel dans le développement de vaccins contre le papillomavirus humain (HPV).
Le cancer
Les cellules HeLa ont été utilisées pour de nombreuses études sur le cancer, notamment sur les hormones stéroïdes sexuelles telles que l'œstradiol, les œstrogènes et les récepteurs des œstrogènes, ainsi que sur les composés semblables aux œstrogènes tels que la quercétine et ses propriétés préventives contre le cancer. Les cellules HeLa ont également été utilisées pour étudier les effets des flavonoïdes et des antioxydants avec l'estradiol sur la prolifération des cellules cancéreuses.
Parmi les autres applications notables, on peut citer
- Traitement du cancer : Les cellules Hela ont joué un rôle crucial dans la création de médicaments contre le cancer, tels que la camptothécine, un produit pharmaceutique approuvé par la FDA pour le traitement des cancers de l'ovaire, du poumon et du col de l'utérus.
- Thalidomide et myélome multiple : Les cellules HeLa ont été utilisées pour illustrer comment le médicament thalidomide, initialement utilisé pour les nausées matinales, peut provoquer des handicaps congénitaux, ce qui a conduit à son utilisation dans le traitement du myélome multiple.
- Comprendre le VIH et le sida : La révélation que le VIH avait des difficultés à infecter les cellules HeLa a permis aux chercheurs de mieux comprendre le virus, ouvrant ainsi la voie à la mise au point de médicaments contre le VIH et le sida.
- Vieillissement cellulaire : Les cellules HeLa ont permis aux chercheurs d'explorer la biologie du vieillissement et les maladies qui provoquent un vieillissement prématuré, ce qui a conduit à la découverte de chromosomes régénérables qui empêchent la dégénérescence cellulaire et les dommages au fil du temps.
- Troubles sanguins : Les cellules HeLa ont été utilisées pour évaluer l'efficacité de l'hydroxyurée contre différentes tumeurs malignes du sang et contre l'anémie ; l'hydroxyurée est maintenant utilisée pour traiter la drépanocytose et les tumeurs malignes des globules blancs.
- Rayons X : En 1956, des scientifiques ont utilisé des cellules HeLa pour étudier les effets des rayons X sur des organismes vivants, ce qui leur a permis de mieux comprendre les dangers des doses élevées et récurrentes de rayons X médicaux.
- Découvertes innovantes : Les cellules HeLa ont joué un rôle crucial dans plusieurs découvertes importantes en biologie, conduisant à des avancées dans les médicaments contre le cancer, la connaissance du VIH/SIDA, et plus encore.
- Vieillissement cellulaire : Les chercheurs qui utilisent les cellules HeLa ont reçu le prix Nobel pour leurs découvertes sur le vieillissement cellulaire et la prévention de la dégénérescence et des dommages cellulaires au fil du temps.
Explorer les cellules HeLa et leurs dérivés
Qu'est-ce qu'une cellule potentiellement immortalisée ?
Les lignées cellulaires immortalisées sont des cellules qui ont été modifiées de manière à se diviser continuellement et à pouvoir être cultivées sur de longues périodes. Elles proviennent de sources présentant des anomalies ou des mutations chromosomiques et peuvent être dérivées de tumeurs. Pour poursuivre la croissance, les scientifiques divisent certaines des cellules dans de nouveaux récipients de culture cellulaire et les multiplient pour d'autres expériences.
Les cellules HeLa, comme d'autres lignées cellulaires, sont considérées comme "immortelles" parce qu'elles peuvent se diviser indéfiniment dans des flacons de culture cellulaire tant que les conditions primaires de survie des cellules sont maintenues (c'est-à-dire qu'elles sont soutenues et soignées dans un environnement approprié). Il existe de nombreuses souches de cellules HeLa parce qu'elles mutent sans cesse dans les cultures cellulaires, mais elles dérivent toutes des mêmes cellules tumorales de Lacks. Le nombre de cellules HeLa propagées dans les cultures cellulaires dépasse de loin le nombre de cellules trouvées dans le corps d'Henrietta Lacks.
Fabrication, contrôle de la qualité et durée de conservation des cellules HeLa
Les cellules HeLa peuvent être cultivées et récoltées à l'aide de méthodes de culture cellulaire standard à environ 80-90% de confluence. Les cellules sont relativement simples à manipuler et peuvent être cultivées dans différents contextes.
Comment décongeler des cellules HeLa congelées ?
- Placer le cryovial dans un bain-marie antibactérien à 37°C avec de l'eau propre.
- Décongeler rapidement pendant 40 à 60 secondes. Le flacon doit être retiré et transféré dans une armoire à flux stérile.
- Essuyer le flacon avec de l'alcool à 70 % et transférer la suspension cellulaire dans un tube à centrifuger de 15 ml contenant 8 ml de milieu de culture.
- Reconstituer les cellules, centrifuger à 300 x g pendant 3 minutes et jeter le surnageant (alternativement, diluer avec du milieu et retirer le milieu de congélation 24 heures plus tard si la centrifugation n'a pas lieu immédiatement).
- Transférer les cellules en suspension dans 10 ml de nouveau milieu de culture dans deux flacons de culture cellulaire T25.
Sous-culture des cellules HeLa
- Retirer l'ancien milieu de la fiole de culture cellulaire.
- Rincer les cellules adhérentes avec du PBS sans calcium ni magnésium. Utiliser 3-5 ml de PBS pour les flacons de culture cellulaire T25 et 5-10 ml pour les flacons de culture cellulaire T75.
- Ajouter l'Accutase à la fiole de culture cellulaire. Utiliser 1 à 2 ml par flacon de culture cellulaire T25 et 2,5 ml par flacon de culture cellulaire T75. S'assurer que la feuille de cellules est complètement recouverte.
- Incuber le flacon de culture cellulaire à température ambiante pendant 8-10 minutes.
- Remettre soigneusement les cellules en suspension avec le milieu. Ajouter 10 ml de milieu et pipeter doucement de haut en bas pour briser les agrégats cellulaires.
- Centrifuger la suspension cellulaire pendant 3 minutes à 300 x g.
- Remettre les cellules en suspension dans du milieu frais.
- Distribuer les cellules remises en suspension dans de nouveaux flacons de culture cellulaire contenant du milieu frais.
- Conserver les cellules dans de l'azote liquide pour un stockage à long terme.
En suivant ces étapes, vous pouvez sous-cultiver des cellules et maintenir une culture cellulaire saine pour de futures expériences.