Publié : 2023 | Dernière révision : mai 2026
Les cellules HeLa : une révolution dans la recherche
Depuis leur découverte en 1951, les cellules HeLa, une lignée de cellules immortalisées nommée en l’honneur d’Henrietta Lacks, ont été largement utilisées dans la recherche scientifique. Henrietta Lacks, une Afro-Américaine de 31 ans et mère de cinq enfants, a reçu un diagnostic de cancer du col de l’utérus la même année où elle est décédée. George Otto Gey, directeur du laboratoire de culture tissulaire de l’Hôpital Johns Hopkins, a prélevé et multiplié ses cellules de carcinome du col de l’utérus, qui se sont révélées exceptionnellement résistantes et prolifiques, ce qui a permis leur large application 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.
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Histoire et chronologie des cellules HeLa
Henrietta Lacks, une cultivatrice de tabac de race noire, a été admise à l’hôpital Johns Hopkins en 1951 pour des saignements vaginaux anormaux et a par la suite reçu un traitement contre le cancer du col de l’utérus. Son premier traitement a consisté en un prélèvement de tissus de son col de l’utérus sans son consentement. La biopsie du col de l’utérus a permis d’obtenir des échantillons de tissus destinés à l’examen clinique de George Otto Gey, qui ont été étudiés dans le laboratoire de culture tissulaire. Contrairement aux échantillons précédents, l’assistant de laboratoire de Gey a remarqué que les cellules doublaient toutes les 20 à 24 heures et se multipliaient rapidement. Gey a multiplié les cellules cancéreuses du col de l’utérus juste avant le décès de Lacks; il s’agissait de la première lignée cellulaire humaine viable in vitro. Les cellules ont été nommées d’après les deux premières lettres du prénom et du nom de famille d’Henrietta Lacks et ont été remises à tout scientifique qui en faisait la demande afin de faire avancer la recherche.
Même si les cellules avaient été prélevées sans le consentement d’Henrietta Lacks ni de sa famille, un tel consentement n’était ni nécessaire ni couramment demandé à l’époque. Il n’existait aucune obligation d’avertir les patients ou les membres de leur famille que les échantillons jetés ou prélevés chirurgicalement appartenaient au médecin ou à l’établissement médical. Dans les années 1970, une fuite publique a révélé le vrai nom d’Henrietta, et on a demandé à la famille Lacks de fournir des échantillons d’ADN afin d’aider à identifier les lignées cellulaires contaminées. La lignée cellulaire HeLa provient d’un échantillon de tissu cervical d’Henrietta Lacks et a été multipliée en culture cellulaire à un point tel que son nombre dépasse largement le nombre total de cellules de son corps. Il existe plusieurs souches de cellules HeLa, car celles-ci continuent de muter en culture, mais toutes sont issues des cellules tumorales prélevées sur Henrietta Lacks.
Réparer les torts historiques
L’histoire d’Henrietta Lacks et de l’obtention des cellules HeLa à son insu et sans son consentement a déclenché un débat sur l’éthique des pratiques de recherche médicale et la protection des droits individuels, notamment en ce qui concerne l’utilisation de matériel biologique humain à des fins scientifiques. Henrietta Lacks est devenue, à son insu, la source de la première lignée cellulaire humaine immortelle, qui a depuis donné lieu à d’innombrables percées scientifiques. La prise de conscience de cette faute éthique a catalysé une évolution vers des processus de consentement plus rigoureux et une sensibilisation accrue aux 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 le domaine de la recherche médicale, ce qui a donné lieu à des efforts visant à rectifier les injustices du passé et à garantir que les contributeurs au progrès scientifique soient reconnus et traités avec dignité.
Thermo Fisher et les cellules HeLa
Le pourvoi intenté contre la société de biotechnologie Thermo Fisher Scientific concernant les cellules HeLa s’inscrivait dans un débat éthique et juridique plus profond sur la commercialisation de matériel biologique provenant de personnes sans leur consentement. L’affaire portait sur la lignée cellulaire HeLa, qui a conduit à d’importantes percées scientifiques, notamment la mise au point du vaccin contre la polio et des progrès dans le traitement du cancer.
Le procès a mis en lumière plusieurs enjeux éthiques : les droits des personnes et de leurs familles sur leurs matériaux biologiques, le contexte historique du prélèvement d’échantillons sur des personnes marginalisées sans leur consentement, ainsi que les responsabilités des entreprises tirant profit de ces matériaux. Le litige opposant Thermo Fisher Scientific a mis en évidence la nécessité d’adopter des politiques et des normes éthiques plus claires concernant l’utilisation du 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 analyse détaillée des origines, des batailles juridiques et des règlements concernant les cellules HeLa, consultez notre article « Les cellules HeLa : histoire, poursuite judiciaire 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 indispensables à l’étude de la réplication, de l’assemblage et de la pathogenèse de ces virus, ainsi qu’au développement de nouvelles stratégies antivirales. De plus, 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 parmi les cellules cancéreuses, les cellules HeLa présentent un taux de prolifération cellulaire anormalement élevé et une durée de vie illimitée, ce qui en fait un excellent outil pour la recherche scientifique.
- Les cellules HeLa possèdent une forme active de télomérase, ce qui leur permet une division cellulaire illimitée et l’immortalité.
- Les cellules HeLa dépassent la limite de Hayflick, soit le nombre maximal de divisions cellulaires que la plupart des cellules normales peuvent subir avant d’entrer en sénescence.
- Les cellules HeLa présentent un nombre chromosomique 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 caractéristiques des cellules HeLa ». Les cellules HeLa présentent 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 à 100 % sur les 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 d’un transfert génétique horizontal du papillomavirus humain de type 18 (HPV18) vers des cellules cervicales humaines, les cellules HeLa possèdent 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. Les globules rouges, qui comptent parmi les plus petites cellules humaines, ont un diamètre d’environ 8 µm. En revanche, les cellules des fibres musculaires et les neurones peuvent être extrêmement longues.
Les progrès de la recherche grâce aux cellules HeLa
Les cellules HeLa ont été au cœur d’importantes avancées de la recherche, notamment des découvertes en génétique, en virologie et dans le développement de traitements. La lignée cellulaire HeLa a été utilisée pour étudier le cancer, le sida, les effets des rayonnements et des toxines, la cartographie génétique et d’innombrables autres projets scientifiques. Plus de 60 000 articles scientifiques ont été publiés sur la recherche liée à HeLa, et ce nombre augmente de plus de 300 chaque mois.
Éradication de la poliomyélite
Dans les années 1950, Jonas Salk a testé le premier vaccin contre la polio à l’aide de cellules HeLa. Ces cellules étaient sensibles à l’infection par le virus de la poliomyélite, ce qui entraînait la mort des cellules infectées. Par conséquent, les cellules HeLa étaient très recherchées pour les essais de vaccins contre la polio, car les résultats étaient rapidement disponibles.
Virologie
Les cellules HeLa ont été infectées par de nombreux virus, notamment le VIH, le virus Zika, l’herpès et les oreillons, afin de tester et de mettre au point 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 permettait d’étudier le virus. Les cellules HeLa ont été utilisées pour étudier l’expression de la protéine E2 du papillomavirus et l’apoptose; elles ont également joué un rôle essentiel dans le développement des vaccins contre le virus du papillome humain (VPH).
Cancer
Les cellules HeLa ont été utilisées dans de nombreuses études sur le cancer, notamment sur les hormones stéroïdes sexuelles telles que l’estradiol, l’œstrogène et les récepteurs d’œstrogène, ainsi que sur des composés de type œstrogénique comme la quercétine et ses propriétés anticancéreuses. Les cellules HeLa ont également servi à étudier les effets des flavonoïdes et des antioxydants, en association avec l’estradiol, sur la prolifération des cellules cancéreuses.
Parmi les autres applications dignes d’intérêt, mentionnons
- Traitements contre le cancer : les cellules HeLa ont joué un rôle crucial dans la mise au point de médicaments anticancéreux, comme la camptothécine, un médicament approuvé par la FDA pour le traitement des cancers de l’ovaire, du poumon et du col de l’utérus.
- La thalidomide et le myélome multiple : Les cellules HeLa ont servi à démontrer comment la thalidomide, un médicament initialement utilisé pour traiter les nausées matinales, pouvait causer des malformations congénitales, ce qui a conduit à son utilisation dans le traitement du myélome multiple.
- Compréhension du VIH et du sida : La découverte que le VIH avait de la difficulté à infecter les cellules HeLa a permis aux chercheurs de mieux comprendre le virus, ouvrant ainsi la voie au développement de médicaments contre le VIH et le sida.
- Vieillissement cellulaire : Les cellules HeLa ont permis aux chercheurs d’étudier la biologie du vieillissement et les maladies responsables du vieillissement prématuré, ce qui a conduit à la découverte de chromosomes régénérables qui préviennent la dégénérescence et les dommages cellulaires au fil du temps.
- Troubles sanguins : Les cellules HeLa ont servi à évaluer l’efficacité de l’hydroxyurée contre différentes tumeurs malignes du sang et l’anémie; l’hydroxyurée est aujourd’hui 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 liés à des doses élevées et répétées de rayonnement provenant des rayons X médicaux.
- Découvertes novatrices : Les cellules HeLa ont joué un rôle crucial dans plusieurs découvertes importantes en biologie, menant à des avancées dans les traitements contre le cancer, la compréhension du VIH/sida, et bien plus encore.
- Vieillissement cellulaire : Des chercheurs utilisant des 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.
Découvrez les cellules HeLa et leurs dérivés
Que sont les cellules potentiellement immortalisées?
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 chromosomiques ou des mutations et peuvent être dérivées de tumeurs. Pour poursuivre leur croissance, les scientifiques transfèrent une partie des cellules dans de nouveaux flacons de culture et les multiplient en vue 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 essentielles à leur survie sont maintenues (c’est-à-dire qu’elles sont entretenues et prises en charge dans un environnement approprié). Il existe de nombreuses souches de cellules HeLa, car elles continuent de muter en culture cellulaire, mais elles proviennent toutes des mêmes cellules tumorales de Lacks. Le nombre de cellules HeLa multipliées en culture cellulaire dépasse de loin celui présent dans le corps d’Henrietta Lacks.
Production, contrôle de la qualité et durée de conservation des cellules HeLa
Les cellules HeLa peuvent être cultivées et récoltées à l’aide de méthodes standard de culture cellulaire lorsqu’elles atteignent une confluence d’environ 80 à 90 %. Ces cellules sont relativement faciles à manipuler et peuvent être cultivées dans divers contextes.
Comment décongeler des cellules HeLa congelées
- Placer le cryotube dans un bain-marie antibactérien à 37 °C contenant de l’eau propre.
- Décongelez rapidement pendant 40 à 60 secondes. Retirez ensuite le tube et transférez-le dans une enceinte à flux laminaire stérile.
- Essuyez le cryotube avec de l’alcool à 70 % et transférez la suspension cellulaire dans un tube à centrifuger de 15 ml contenant 8 ml de milieu de culture.
- Reconstituez les cellules, centrifugez à 300 x g pendant trois minutes, puis jetez le surnageant (vous pouvez également diluer avec du milieu de culture et retirer le milieu de congélation 24 heures plus tard si vous ne centrifugez pas immédiatement).
- Transférer les cellules en suspension dans 10 ml de milieu de culture frais dans deux flacons de culture cellulaire T25.
Repiquage des cellules HeLa
- Retirez l’ancien milieu de la fiole de culture cellulaire.
- Rincez les cellules adhérentes à l’aide de PBS sans calcium ni magnésium. Utilisez 3 à 5 ml de PBS pour les flacons de culture T25, et 5 à 10 ml pour les flacons de culture T75.
- Ajoutez de l’Accutase dans le flacon de culture cellulaire. Utilisez 1 à 2 ml par flacon T25 et 2,5 ml par flacon T75. Assurez-vous que la couche cellulaire soit entièrement recouverte.
- Incuber le flacon de culture cellulaire à température ambiante pendant 8 à 10 minutes.
- Remettez soigneusement les cellules en suspension dans le milieu. Ajoutez 10 ml de milieu et pipetez 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.
- Répartir les cellules remises en suspension dans de nouveaux flacons de culture cellulaire contenant du milieu frais.
- Conservez les cellules dans de l’azote liquide pour un entreposage à long terme.
En suivant ces étapes, vous pouvez effectuer une sous-culture de cellules et maintenir une culture cellulaire saine en vue d’expériences futures.