Lignée cellulaire Calu-3

Les cellules Calu-3 constituent une lignée cellulaire épithéliale des voies respiratoires d’origine humaine représentant le carcinome du poumon à cellules non petites. Elles sont largement utilisées dans la recherche biomédicale, notamment pour l’étude de la biologie du cancer du poumon, des maladies respiratoires, des interactions hôte-pathogène et du transport des médicaments dans les voies respiratoires. De plus, elles servent à mettre au point des traitements pour plusieurs troubles respiratoires.

Origine et caractéristiques générales des cellules Calu-3

Les principales informations dont vous avez besoin concernant une lignée cellulaire sont son origine et ses caractéristiques générales. Elles vous aideront à déterminer son utilisation dans vos travaux de recherche. Cette section vous aidera à obtenir ces renseignements essentiels sur la lignée cellulaire Calu-3. Elle comprendra : Qu’est-ce qu’une lignée cellulaire Calu-3? Quelle est la morphologie des cellules Calu-3? Quelle est l’origine des cellules Calu-3?

• Les cellules Calu-3 ont été prélevées dans l’épanchement pleural (site métastatique) d’un homme de type caucasien (âgé de 25 ans) atteint d’un adénocarcinome du poumon. La lignée cellulaire a été établie en 1975 par Jorgen Fogh et Germain Trempe du Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Les cellules Calu-3 présentent une morphologie de type épithéliale.
• La taille des cellules Calu-3 varie de 8-9 à 20 microns de diamètre.
• Elles présentent des mutations dans les gènes K-RAS (G13D), TP53 et CDKN2A et expriment l’EGFR de type sauvage.

A549 vs Calu-3

Les cellules A549 et Calu-3 sont des lignées cellulaires d’adénocarcinome pulmonaire humain, mais elles présentent des caractéristiques distinctes. La principale différence entre les modèles cellulaires Calu-3 et A549 réside dans l’épaisseur de la couche de mucus. Les cellules Calu-3 forment une couche de mucus plus mince, reproduisant ainsi l’épithélium des voies respiratoires proximales. En revanche, les cellules A549 ne présentent pas cette caractéristique et conviennent mieux pour représenter la structure physiologique des voies respiratoires distales [1].

Lignée cellulaire Calu-3 : informations sur la culture

Cette section vous aidera à connaître les points clés de la culture de la lignée cellulaire Calu-3. Nous aborderons ici les questions suivantes : Quel est le temps de doublement des cellules Calu-3? Quel est le milieu de culture des cellules Calu-3? Quel est le protocole de culture des cellules Calu-3? Comment cultiver les cellules Calu-3?

Points clés pour la culture des cellules Calu-3

Temps de doublement :

Le temps de doublement des cellules Calu-3 est d’environ 35 heures.

Adhérentes ou en suspension :

Calu-3 est une lignée cellulaire adhésive d’adénocarcinome pulmonaire.

Rapport de division :

Le rapport de repiquage de la lignée cellulaire Calu-3 est de 1:2 à 1:4. Pour le repiquage, les cellules sont rincées avec une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) 1x, puis incubées avec de l’Accutase (solution de repiquage) à température ambiante pendant environ 10 minutes. Ensuite, on ajoute du milieu de culture frais, puis on centrifuge les cellules détachées. Le culot cellulaire est soigneusement remis en suspension, et les cellules sont transférées dans un flacon contenant du milieu de culture frais pour la croissance.

Milieu de croissance :

On utilise un milieu EMEM contenant 10 % de sérum fœtal bovin (FBS), 2 mM de L-glutamine, 1,5 g/L de NaHCO₃, de l’EBSS, 1 mM de pyruvate de sodium et des acides aminés non essentiels (NEAA) pour cultiver les cellules Calu-3. Le milieu de culture des cellules Calu-3 doit être remplacé 2 à 3 fois par semaine.

Conditions de croissance :

Les cellules Calu-3 sont cultivées dans un incubateur humidifié à une température de 37 °C et avec un apport de 5 % de CO₂.

Conservation :

Les cellules congelées doivent être conservées en phase vapeur d’azote liquide ou à une température inférieure à -150 °C afin de préserver leur viabilité à long terme.

Procédure de congélation et milieu :

Les milieux de congélation CM-1 ou CM-ACF sont principalement utilisés pour congeler la lignée cellulaire pulmonaire Calu-3. Afin de préserver la viabilité cellulaire et d’éviter tout choc aux cellules, celles-ci sont soumises à un processus de congélation lente qui ne permet qu’une baisse de température de 1 °C par minute.

Procédure de décongélation :

Les cellules sont décongelées en plaçant le flacon dans un bain-marie préréglé à 37 °C pendant environ 1 minute ou jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un petit morceau de glace. On ajoute du milieu de culture frais, puis on centrifuge les cellules pour éliminer les composants du milieu de congélation. Par la suite, le culot cellulaire est remis en suspension, et les cellules sont transférées dans un nouveau flacon contenant un milieu de croissance.

Niveau de biosécurité :

La manipulation de la lignée cellulaire Calu-3 doit impérativement s’effectuer dans un laboratoire de niveau de biosécurité 1.

Avantages et inconvénients des cellules Calu-3

À l’instar d’autres lignées cellulaires humaines, les cellules Calu-3 présentent leurs propres avantages et inconvénients. Nous aborderons ici quelques-uns des plus importants.

Avantages

• Modèle in vitro de l’épithélium des voies respiratoires :

  Dans la recherche respiratoire, les cellules Calu-3 constituent un modèle in vitro efficace de l’épithélium des voies respiratoires. Elles reproduisent les caractéristiques de la muqueuse des voies respiratoires humaines, ce qui permet de mener des recherches sur le transport des médicaments, d’étudier les interactions entre l’hôte et les agents pathogènes et d’analyser la production de mucine.

• Polarisation :

  Les cellules Calu-3 forment des monocouches polarisées, ce qui explique leur utilisation répandue pour étudier le transport des médicaments et les interactions hôte-pathogène dans un contexte plus réaliste.

Inconvénients

• Lignée cellulaire cancéreuse :

  Les cellules Calu-3 proviennent d’un adénocarcinome pulmonaire; il est donc important de noter qu’elles ne représentent peut-être pas entièrement le tissu pulmonaire sain. Les chercheurs doivent en tenir compte lorsqu’ils les utilisent comme modèle dans leurs études.

Applications de la lignée cellulaire Calu-3 en recherche

La lignée Calu-3 offre plusieurs applications en recherche biomédicale. Cette section de l’article mettra en lumière certaines des plus prometteuses.

• Études sur les maladies respiratoires : Les cellules pulmonaires Calu-3 sont utilisées pour étudier diverses maladies ou troubles respiratoires, par exemple la fibrose kystique, l’asthme et la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Une étude menée par Chiara Papi et ses collègues a examiné l’impact de l’acide nucléique peptidique (PNA) anti-miR-101-3p dans le ciblage du miARN-101-3p à l’aide du modèle in vitro de fibrose kystique Calu-3. L’étude a révélé que le traitement par PNA tend à augmenter l’expression du gène du régulateur de conductance transmembranaire de la fibrose kystique (CFTR), ce qui suggère une stratégie thérapeutique potentielle pour la fibrose kystique et les troubles connexes [2].
• Développement de médicaments : Les cellules Calu-3 servent de modèle pour tester et mettre au point des médicaments destinés à plusieurs affections respiratoires. De plus, ces cellules sont également utilisées pour étudier le transport des médicaments à travers l’épithélium des voies respiratoires. Par exemple, une recherche menée en 2021 a exploré l’activité antivirale de l’extrait de la plante Andrographis paniculata et de son composant bioactif, l’andrographolide, sur l’infection des cellules Calu-3 par le SARS-CoV-2 [3].
• Interactions hôte-pathogène : Les cellules Calu-3 sont idéales pour étudier l’interaction des agents pathogènes avec l’épithélium des voies respiratoires, ce qui aide à comprendre les infections respiratoires telles que celles causées par le SARS-CoV-2. Par exemple, Byoung Kwon Park et ses collègues ont examiné les réponses des cellules Calu-3 et Vero ainsi que la production virale en réponse à une infection par le SARS-CoV-2 [4].

5. Cellules Calu-3 : Publications de recherche

Voici quelques études de recherche passionnantes et fréquemment citées portant sur les cellules Calu-3 :

La molécule libératrice de monoxyde de carbone-2 (CORM-2) inhibe la prolifération, la migration et l’invasion, et favorise l’apoptose dans les cellules Calu-3 du cancer du poumon à cellules non petites

Cette étude a été publiée dans la revue *European Review for Medical and Pharmacological Sciences* en 2018. Les chercheurs ont proposé que la molécule libératrice de monoxyde de carbone-2 (CORM-2) favorise l’apoptose des cellules de cancer du poumon non à petites cellules (Calu-3) et inhibe leur prolifération, leur migration et leur invasion.

Les cellules épithéliales Calu-3 présentent in vitro des réponses immunitaires et des réponses de la barrière épithéliale différentes de celles des cellules épithéliales nasales primaires fraîchement isolées

Cette étude, publiée dans la revue *Clinical and Translational Allergy* (2018), a comparé les réponses immunitaires et de la barrière épithéliale de la lignée cellulaire Calu-3 à celles de cellules épithéliales nasales primaires fraîchement mises en culture.

La quinine inhibe l’infection de lignées cellulaires humaines par le SARS-CoV-2

Cet article publié dans *Viruses* (2021) a proposé la quinine comme traitement potentiel de l’infection par le SARS-CoV-2 en évaluant son effet sur différentes lignées cellulaires infectées par le virus, telles que Calu-3.

Des concentrations élevées de D-glucose induisent l’expression de l’ACE2 par l’intermédiaire du gène GLUT1 dans la lignée cellulaire épithéliale des voies respiratoires humaines Calu-3

Cette recherche publiée dans BMC Molecular and Cell Biology (2022) suggère qu’un taux élevé de D-glucose favorise l’expression de l’ACE2 dans les cellules Calu-3 par le biais de la régulation du gène GLUT1.

Le Dolosigranulum pigrum module l’immunité contre le SARS-CoV-2 dans les cellules épithéliales respiratoires

Cet article publié dans Pathogens (2021) a exploré les effets immunomodulateurs de Dolosigranulum pigrum 040417 dans les cellules épithéliales pulmonaires. Il a également examiné le potentiel de cette bactérie immunobiotique dans la protection contre l’infection par le SARS-CoV-2.

Ressources sur les cellules Calu-3 : protocoles, vidéos et plus encore

Il existe de nombreuses ressources en ligne sur les cellules Calu-3, comprenant des renseignements relatifs à la culture cellulaire et à la transfection.

• Protocole de transfection des cellules Calu-3 : Cette ressource fournit des connaissances essentielles sur la transfection des cellules Calu-3.
• Transfection des cellules Calu-3 : ce tutoriel vidéo est un guide étape par étape pour apprendre le protocole de transfection in vitro des cellules Calu-3.

Le protocole de culture des cellules Calu-3 est présenté ici.

• Cellules Calu-3 : Ce document contient des renseignements sur le milieu de culture des cellules Calu-3 ainsi que sur le protocole de sous-culture ou de repiquage.

Références

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar et H. Walles, « Modèles biologiques des voies respiratoires inférieures humaines — Défis et exigences particulières des modèles de barrière 3D humains pour la recherche biomédicale ». Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., Le traitement des cellules épithéliales des voies respiratoires humaines Calu-3 par un acide nucléique peptidique (PNA) ciblant le microARN miR-101-3p est associé à une expression accrue du gène du régulateur de conductance transmembranaire de la fibrose kystique (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209 : p. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Activité anti-SARS-CoV-2 de l’extrait d’Andrographis paniculata et de son composant principal, l’andrographolide, dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines, et évaluation de la cytotoxicité dans des cellules représentatives des principaux organes. Journal of natural products, 2021. 84(4) : p. 1261-1270.
4. Park, B.K., et al., Signalisation différentielle et production virale dans les cellules Calu-3 et les cellules Vero lors d’une infection par le SARS-CoV-2. Biomol Ther (Séoul), 2021. 29(3) : p. 273-281.