Introduction aux cellules HeLa
Les cellules HeLa sont une lignée cellulaire immortalisée dérivée du cancer du col de l’utérus de Henrietta Lacks, utilisée dans les recherches biomédicales et biotechnologiques.
Historique ⁚ Henrietta Lacks et la découverte des cellules HeLa
En 1951٫ Henrietta Lacks٫ une Afro-Américaine de 31 ans٫ fut diagnostiquée d’un cancer du col de l’utérus à l’hôpital Johns Hopkins de Baltimore. Les médecins collectèrent des échantillons de sa tumeur sans son consentement. Les cellules de la tumeur furent envoyées au laboratoire de George Otto Gey٫ qui réussit à les cultiver et les multiplier in vitro. Ces cellules٫ baptisées HeLa٫ se révélèrent être la première lignée cellulaire humaine capable de se diviser indéfiniment٫ ouvrant la voie à de nombreuses découvertes scientifiques. Malgré la controverse entourant l’origine des cellules٫ leur découverte marqua un tournant dans l’histoire de la biologie et de la médecine.
Caractéristiques des cellules HeLa
Les cellules HeLa présentent des caractéristiques uniques, telles que l’immortalité, la croissance rapide et la capacité à se diviser de manière incontrôlée, les rendant idéales pour les études biologiques.
L’immortalité des cellules HeLa
Les cellules HeLa sont caractérisées par leur immortalité, ce qui signifie qu’elles peuvent se diviser et se multiplier de manière indéfinie sans atteindre un âge limite. Cette propriété est due à l’activation de la telomérase, une enzyme qui maintient la longueur des télomères, des séquences d’ADN situées à l’extrémité des chromosomes.
Cette immortalité permet aux cellules HeLa de proliférer rapidement et de manière continue, ce qui en fait des outils précieux pour les études biologiques et les expérimentations in vitro.
De plus, l’immortalité des cellules HeLa leur permet de résister à l’apoptose, ou mort cellulaire programmée, qui est un mécanisme de défense contre les cellules cancéreuses.
La lignée cellulaire cancéreuse
Les cellules HeLa sont issues d’un cancer du col de l’utérus, une tumeur maligne qui s’est développée chez Henrietta Lacks.
Ces cellules ont conservé les caractéristiques de la lignée cellulaire cancéreuse, notamment la perte de la fonction de suppression tumorale et la capacité à proliférer de manière anarchique.
Elles présentent également des mutations génétiques spécifiques, telles que la dérégulation du gène TP53, un gène suppresseur de tumeur essentiel pour la prévention de la cancérisation.
Ces caractéristiques font des cellules HeLa un modèle privilégié pour l’étude du cancer et la recherche de nouvelles thérapies ciblées.
La présence du virus du papillome humain (HPV)
Les cellules HeLa sont infectées par le virus du papillome humain (HPV), un agent causal du cancer du col de l’utérus.
Le HPV est intégré dans l’ADN des cellules HeLa, permettant ainsi la transcription de protéines virales qui interfèrent avec les mécanismes de régulation du cycle cellulaire.
La présence de l’HPV dans les cellules HeLa leur confère une propriété unique, celle de maintenir une activité de telomérase élevée, ce qui leur permet de proliférer de manière illimitée.
Cette caractéristique fait des cellules HeLa un modèle intéressant pour l’étude de l’oncogenèse et de la relation entre l’infection virale et la cancérisation.
Le cycle cellulaire des cellules HeLa
Le cycle cellulaire des cellules HeLa est caractérisé par une prolifération rapide et incontrôlée, due à l’expression de protéines impliquées dans la régulation du cycle cellulaire.
La phase de l’interphase
Dans le cycle cellulaire des cellules HeLa, la phase de l’interphase est la période pendant laquelle la cellule se prépare à se diviser. Cette phase est divisée en trois étapes ⁚ la phase G1, la phase S et la phase G2.
Pendant la phase G1, la cellule synthétise des protéines et des molécules nécessaires à la croissance et à la division cellulaire. La phase S est marquée par la réplication de l’ADN, permettant ainsi à la cellule d’avoir deux copies identiques de son génome.
Enfin, pendant la phase G2, la cellule vérifie l’intégrité de son ADN et prépare les structures nécessaires à la mitose. Les cellules HeLa présentent une durée d’interphase anormalement courte, ce qui contribue à leur prolifération rapide et incontrôlée.
La phase de la mitose
Lors de la phase de la mitose, les chromosomes dupliqués pendant l’interphase sont séparés et distribués entre deux nouvelles cellules filles. Cette phase est divisée en plusieurs étapes ⁚ la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.
Pendant la prophase, les chromosomes condensent et les fibres du fuseau mitotique se forment. La métaphase voit les chromosomes s’aligner au centre de la cellule, tandis que l’anaphase est marquée par la séparation des chromosomes sister chromatides.
Enfin, la télophase est caractérisée par la formation de nouveaux noyaux cellulaires. Les cellules HeLa présentent une mitose anormalement rapide, ce qui contribue à leur prolifération rapide et incontrôlée.
Le rôle des gènes suppresseurs de tumeur, notamment le gène p53
Les gènes suppresseurs de tumeur jouent un rôle essentiel dans la régulation du cycle cellulaire et la prévention de la formation de tumeurs. Le gène p53 est l’un des gènes suppresseurs de tumeur les plus importants, qui agit comme un mécanisme de sécurité pour empêcher la prolifération de cellules anormales.
Chez les cellules HeLa, le gène p53 est muté٫ ce qui signifie qu’il ne peut pas exercer sa fonction de surveillance et de régulation du cycle cellulaire. Cela permet aux cellules HeLa de proliférer de manière incontrôlée٫ contribuant ainsi à leur caractère cancereux.
La mutation du gène p53 est fréquente dans de nombreux types de cancers, y compris le cancer du col de l’utérus, d’où proviennent les cellules HeLa.
La culture des cellules HeLa en laboratoire
Les cellules HeLa sont cultivées dans des milieux de culture spécifiques, enrichis en nutriments et régulés en termes de température et de pH, pour favoriser leur croissance et leur prolifération.
La technique de culture cellulaire
La culture cellulaire des cellules HeLa implique plusieurs étapes clés. Tout d’abord, les cellules sont prélevées à partir d’un échantillon de tissu ou d’une culture existante. Elles sont ensuite placées dans un milieu de culture approprié, enrichi en nutriments, vitamines et hormones, pour favoriser leur croissance. Le milieu est régulièrement renouvelé pour maintenir une concentration optimale de nutriments et éviter l’accumulation de déchets métaboliques. Les cellules sont incubées à une température contrôlée (généralement entre 37°C et 39°C) et à une humidité relative élevée. Les cultures sont régulièrement surveillées pour détecter tout signe de contamination ou de détérioration. Les cellules HeLa sont généralement cultivées en monocouche٫ ce qui permet une croissance rapide et homogène.
Utilisations des cellules HeLa en biologie
Les cellules HeLa sont utilisées dans de nombreuses applications biomédicales, notamment la recherche sur le cancer, la génétique, la virologie et la mise au point de vaccins et de médicaments.
Recherche sur le cancer et les thérapies ciblées
Les cellules HeLa sont un outil précieux pour la recherche sur le cancer, permettant d’étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la formation et à la progression des tumeurs. Elles ont contribué à l’identification de nombreux gènes impliqués dans la carcinogenèse, tels que les gènes suppresseurs de tumeur comme le gène p53. De plus٫ les cellules HeLa ont permis le développement de thérapies ciblées٫ telles que la thérapie génique et la thérapie ciblée par anticorps٫ qui visent spécifiquement les cellules cancéreuses. Les études menées sur les cellules HeLa ont également contribué à l’amélioration de la compréhension de la résistance aux traitements et de la récidive tumorale.
Étude de la régulation du cycle cellulaire et de la division cellulaire
Les cellules HeLa sont utilisées pour étudier la régulation du cycle cellulaire et de la division cellulaire, processus complexes qui impliquent de nombreuses étapes et mécanismes moléculaires. Les recherches menées sur ces cellules ont permis de comprendre comment les gènes suppresseurs de tumeur, tels que le gène p53, régulent la progression du cycle cellulaire et comment les mutations de ces gènes peuvent entraîner une prolifération cellulaire anarchique. De plus, les cellules HeLa ont été utilisées pour étudier les mécanismes de la mitose et de la cytokinèse, ainsi que les régulations épigénétiques et post-traductionnelles impliquées dans la division cellulaire.