Par le Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Révisé par Michael Greenwood, M.Sc.

Les lignées cellulaires sont formées de cellules capables de croître indéfiniment si les bonnes conditions sont réunies, et celles-ci peuvent provenir de diverses sources. Ces lignées cellulaires sont largement utilisées en laboratoire, de l’étude du cancer à l’essai de nouveaux traitements potentiels.

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Les cellules sont-elles toutes identiques ?

L’isogénicité fait référence à une population dont les gènes sont essentiellement identiques. Il existe des techniques permettant de modifier l’ADN des cellules, qui peuvent ensuite être utilisées comme modèle de maladie. Par exemple, les cellules cancéreuses ont souvent des changements dans leur ADN, et cela peut donc être copié dans une lignée cellulaire isogénique.

Pouvoir modifier l’ADN signifie qu’il est possible d’avoir deux lignées cellulaires isogéniques : une avec les changements liés au développement du cancer, et l’autre sans ces changements. Cela facilite les comparaisons, car il peut être difficile de trouver des cellules apparentées qui expriment les gènes de la même manière.

Comment sont-ils utilisés ?

Régulation de l’expression des gènes dans les lignées cellulaires

Liu et cie ont conçu un système où des facteurs de transcription de la protéine à doigt de zinc spécifiques des gènes d’intérêt sont utilisés pour induire l’expression des gènes dans les cellules cibles. Ce système présente une grande spécificité, de sorte que la probabilité que d’autres gènes soient affectés par le facteur de transcription de la protéine à doigt de zinc est faible. L’expression du facteur de transcription de la protéine à doigt de zinc peut également être rendue inductible, de sorte qu’il est possible de contrôler quand le gène d’intérêt est activé.

Les auteurs ont ciblé le récepteur 1 de l’hormone parathyroïdienne humaine (PTHR1), qui est un récepteur couplé à la protéine G jouant un rôle dans l’homéostasie du calcium et le métabolisme osseux. Un facteur de transcription de la protéine à doigt de zinc qui cible PTHR1 a été identifié, et utilisé pour induire son expression dans les cellules HEK293, qui n’expriment pas normalement PTHR1.

Lorsque le facteur de transcription de la protéine à doigt de zinc a été induit, les cellules HEK293 ont commencé à exprimer PTHR1. L’activité de la PTHR1 exprimée a été confirmée par l’augmentation des niveaux d’AMPc produits par les cellules. Les auteurs ont ensuite utilisé des ligands connus de la PTHR1, ce qui a conduit à la réduction des niveaux d’AMPc, montrant ainsi que sa fonction était réduite. Les auteurs ont conclu que cette approche peut être utilisée pour étudier les effets de composés thérapeutiques potentiels sur des gènes cibles.

Étude de la déficience de la réparation des mésappariements de l’ADN

Les erreurs au cours de la réplication de l’ADN peuvent entraîner des changements dans l’ADN, y compris des mésappariements de bases simples, des modifications de bases et de petites boucles d’insertion-délétion. Pour contrer les effets de ces erreurs, des systèmes de réparation des mésappariements de l’ADN existent dans ces cellules. Cependant, ces systèmes de réparation des mésappariements de l’ADN peuvent devenir défectueux, permettant à ces modifications de l’ADN de persister et de conduire potentiellement au cancer. En fait, on estime que jusqu’à 20 % des tumeurs solides et des cancers hématologiques présentent des déficiences du système de réparation des mésappariements de l’ADN.

Bailis et co. ont dérivé un système de lignée cellulaire isogénique pour étudier la déficience des systèmes de réparation des mésappariements de l’ADN. Dans cette étude, les auteurs ont utilisé un ARN à épingle à cheveux courte (shRNA) inductible pour empêcher l’expression du gène MLH1, un gène qui fait partie du système de réparation des mésappariements de l’ADN. Ici, lorsque le shRNA est induit, il empêche l’expression de MLH1, ce qui l’inactive. Le shRNA étant inductible, cela a donné aux auteurs l’opportunité d’étudier les différences observées lorsque MLH1 est actif par rapport à lorsqu’il est inactif.

Un changement observé par les auteurs est l’induction de l’instabilité des microsatellites dans les cellules lorsque MLH1 est inactif. L’instabilité des microsatellites est une autre modification de l’ADN, où des séquences nucléotidiques répétées sont soit gagnées, soit perdues, et les auteurs ont observé des décalages de 1 à 3 nucléotides au niveau de la répétition mononucléotidique BAT-26. Cependant, cela n’a pas modifié le schéma global d’expression des gènes dans les lignées cellulaires.

Découverte de biomarqueurs prédictifs du cancer

En biologie du cancer, les biomarqueurs prédictifs donnent des informations sur l’effet du traitement. Haagensen et co ont utilisé des lignées cellulaires isogéniques pour rechercher des biomarqueurs prédictifs potentiels en réponse à quatre médicaments thérapeutiques.

Les auteurs ont constaté que la réponse variait en fonction du mode de culture des cellules. Par exemple, en culture 2D, ils ont constaté que les cellules KRAS+/- et PIK3CA+/- étaient plus sensibles aux inhibiteurs de MEK par rapport à leurs cellules parentales isogéniques ou à d’autres mutants. Cependant, dans un système 3D, les xénogreffes KRASG13D/- et PIK3CAE545K/- étaient sensibles à l’un des inhibiteurs de MEK, mais les « tumeurs » dérivées des cellules parentales n’étaient pas du tout sensibles.

Cela montre que, par l’utilisation de lignées cellulaires isogéniques, la réponse aux inhibiteurs de MEK n’est pas seulement influencée par les mutations de KRAS et PIK3CA, mais aussi par la façon dont ces cellules sont cultivées.

Lectures complémentaires

• Tout le contenu sur la culture cellulaire
• Problèmes courants dans la culture cellulaire
• Comment générer des lignées cellulaires stables
• Cellules HEK293 : Applications et avantages
• Qu’est-ce que le micropatterning ?

Écrit par

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama est une chercheuse et une rédactrice scientifique. Elle a obtenu son doctorat à l’Université de Bath, au Royaume-Uni, suite à une thèse dans le domaine de la microbiologie, où elle a appliqué la génomique fonctionnelle à Staphylococcus aureus . Pendant ses études de doctorat, Maho a collaboré avec d’autres universitaires sur plusieurs articles et a même publié certains de ses propres travaux dans des revues scientifiques évaluées par des pairs. Elle a également présenté ses travaux lors de conférences universitaires dans le monde entier.

Dernière mise à jour le 11 mars 2020

Citations

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  Yokoyama, Maho. (2020, 11 mars). Que sont les lignées cellulaires isogéniques ? News-Medical. Récupéré le 24 mars 2021 de https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.

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  Yokoyama, Maho. « Que sont les lignées cellulaires isogéniques ? ». News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx. (consulté le 24 mars 2021).

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  Yokoyama, Maho. 2020. Que sont les lignées cellulaires isogéniques ? News-Medical, consulté le 24 mars 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.

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