Publié : 2023 | Dernière révision : 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 blogue explorera tous les aspects de la lignée cellulaire HEK293, y compris son origine, les renseignements relatifs à sa culture, ses avantages et ses inconvénients, ses applications et les ressources disponibles.

Cellules HEK293 : renseignements généraux et origine

Que sont les cellules HEK293?

Les cellules HEK293 constituent une lignée cellulaire rénale embryonnaire humaine dérivée du tissu rénal d’un embryon humain issu d’une interruption volontaire de grossesse dont l’identité des parents 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 au moyen d’une transformation avec un adénovirus 5 tronqué.

Au départ, la transformation de ces cellules semblait difficile. Cependant, après de nombreux efforts soutenus, une croissance cellulaire s’est produite à partir d’un seul clone transformé isolé [1]. La transfection des cellules par l’adénovirus 5 a entraîné l’intégration des gènes E1A et E1B dans le génome cellulaire, ce qui empêche la mort cellulaire et permet une production abondante de protéines. Avant leur immortalisation, les cellules rénales fœtales n’avaient pas été suffisamment caractérisées; leur type cellulaire exact reste donc 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. Toutefois, 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 menée 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 composés principalement de fibroblastes, de cellules endothéliales et de cellules épithéliales. Ainsi, les cellules 293 ressemblent 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 sont cultivées sur une surface ou une forme arrondie en suspension. Les cellules HEK 293 sont hypotriploïdes, et environ 30 % d’entre elles présentent 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 kilopaires de bases d’adénovirus 5 intégré au chromosome 19.

Comparaison entre les lignées cellulaires HEK293 et HEK293T

De nombreuses lignées dérivées ont été obtenues à partir des cellules HEK 293 parentales, telles que les lignées cellulaires dérivées courantes HEK293T et HEK293F. Les cellules HEK293T comptent parmi les dérivés les plus largement utilisés; elles ont été créées en incorporant un mutant de l’antigène T du SV40 sensible à la température dans le génome des cellules HEK 293 d’origine. L’expression de l’antigène T permet la réplication des plasmides dont l’origine de réplication est le 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.

Les bases de la culture cellulaire HEK293 : un guide étape par étape

Conditions

Renseignements

Temps de doublement de la population

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

Cultures adhérentes ou en suspension

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

Densité d’ensemencement

Divisez les cellules lorsqu’elles atteignent 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 × 10⁴ cellules/cm². Une couche confluente se formera en 4 jours à une densité d’ensemencement de 1 × 10⁴ cellules/cm².

Milieu de croissance

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

Conditions de croissance (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 la conservation dans un congélateur à -80 °C, car cela pourrait nuire à la viabilité cellulaire.

Procédure de congélation et milieu

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

Procédure 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 du milieu de croissance préchauffé, puis centrifuger pour éliminer les composants du milieu de congélation. Remettre le culot cellulaire en suspension dans du milieu frais et cultiver dans des conditions optimales.

Niveau de biosécurité

Les cellules HEK293 doivent être manipulées selon le niveau de biosécurité 1.

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La lignée cellulaire HEK293 dans la recherche et l’industrie

Les applications des cellules HEK293 sont variées 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 de ressembler à leurs homologues humains naturels 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 intègrent 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 HEK 293 ont été utilisées pour produire une protéine recombinante essentielle, l’érythropoïétine (EPO).

Essais de médicaments : Les cellules HEK 293 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 pour le développement de médicaments.

Études de 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. 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 procédés 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 sont capables d’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 affections. 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 entretenir, 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, notamment les anticorps thérapeutiques. 

Protocole de sous-culture des cellules 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 confluent à environ 90 %.
2. Nettoyer le poste de travail en respectant les techniques d’asepsie et stériliser la hotte à rayons UV.
3. Essuyez la surface 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 de culture initiale

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

En culture cellulaire, les différents récipients nécessitent des volumes de milieu spécifiques et présentent des surfaces de croissance distinctes. Par exemple, une plaque à 6 puits présente 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 présente 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 les cellules avec du PBS, à les incuber avec de l’Accutase, à neutraliser avec du DMEM, à centrifuger, à remettre en suspension dans un nouveau milieu, puis à les ensemencer sur une nouvelle plaque. Pour connaître les étapes détaillées et les proportions applicables à d’autres récipients, tels que les flacons de 100 cm² et les plaques de 150 mm, veuillez vous reporter à la source originale.