L’influence cachée du stress

Il existe toute une série de paramètres largement reconnus comme impactant la viabilité cellulaire, notamment les conditions environnementales, le nombre de passages et des facteurs liés au milieu. Toutefois, chaque variable - jusqu’aux différences de techniques de manipulation - peut affecter la santé des cellules et la reproductibilité des résultats . Certains de ces effets sont clairement visibles et donc plus faciles à contrôler. Par exemple, la contamination  microbienne induit des structures et des colonies parfaitement visibles et des cellules plus âgées peuvent développer des phénotypes distincts associés à la sénescence. Cependant, l’influence du stress sur la viabilité ne peut être réalisée que pendant ou après la culture, ou avec une coloration spécifique. Les forces de cisaillement, un facteur de stress auquel les cellules sont inévitablement soumises lors du pipetage, du transfert par capillarité et de la centrifugation, peuvent sensiblement réduire la viabilité et la prolifération cellulaire¹. Les avis varient quant à l’amplitude de la contrainte de cisaillement supportable par les cellules,² mais chacun s’accorde sur le fait que dépasser le seuil critique peut affecter la santé cellulaire avec, entre autres conséquences, une lyse cellulaire non désirée, voire la mort cellulaire. L’impact de la force de cisaillement sur la viabilité cellulaire n’est pas toujours évident de prime abord³ et des réductions significatives de viabilité ont été constatées jusqu’à 24 heures après soumission à ces forces.⁴

De nombreuses étapes essentielles dans le processus de culture cellulaire - telles que le détachement cellulaire, le prélèvement, l'ensemencement et les tests cellulaires - nécessitent un mélange effectué avec une pipette. Si cela n’est pas fait avec soin, il peut en résulter un cisaillement des cellules à l’orifice de la pointe. Un peu comme lorsqu’on évolue au milieu d’une foule dense dans le métro, si on force les cellules à passer à travers un tube trop étroit ou à une vitesse trop élevée, elles peuvent subir un traumatisme. La viabilité, la propagation et la prolifération cellulaires sont toutes impactées quand on réduit l’orifice de la pointe ou qu’on augmente le débit.⁵ Les pointes à embout large ont un diamètre d’ouverture supérieur qui réduit la pression sur les cellules, mais cela ne résout que la moitié du problème. Lorsqu’on travaille avec des pipettes mécaniques, les étapes de mélange diffèrent légèrement d’une fois à l’autre. Les démarrages et arrêts brusques ainsi que les écarts de cadence de piston sont inévitables et entraînent une variation potentielle du nombre d’étapes de mélange requis pour détacher ou séparer les cellules. Ces variations de vitesse de mélange et de pipetage peuvent soumettre les cellules à divers niveaux de contraintes de cisaillement, impactant alors la reproductibilité des résultats.

La force de cisaillement, ainsi que d’autres sources de dégradation de la santé des cellules, peuvent impacter significativement la reproductibilité de la recherche et la productivité de la fabrication cellulaire. Le but général des manipulations de culture cellulaire est d’obtenir de forts rendements de production de cellules saines, de sorte que les variations intempestives de la viabilité cellulaire liées à ce type de stress représentent pour les chercheurs des coûts importants en temps et en argent. Une mauvaise compréhension ou identification de l’impact de ces forces peut mener à faire des conclusions inexactes sur la viabilité des cellules ou les phénotypes dérivant d’une mauvaise santé cellulaire. Dans les tests de cytotoxicité par exemple, l’impact d’un médicament toxique sur la viabilité cellulaire peut être surestimé si les cellules sont également soumises à des forces de cisaillement. Des techniques minutieuses de manipulation cellulaire peuvent aider à réduire l’impact de ce stress sur la santé cellulaire.

Une solution qui va plus loin

La viabilité cellulaire peut être améliorée grâce à une manipulation délicate et des outils adaptés. Lors du pipetage d’échantillons de cellules fragiles, il est toujours plus prudent d’opter pour des pointes à embout large, dotées d’un orifice plus grand pour laisser passer les cellules. Les pipettes électroniques de dernière génération peuvent également contribuer à réduire les variations des résultats de pipetage en permettant à l’utilisateur de sélectionner, documenter et enregistrer des protocoles de pipetage, avec des vitesses de distribution et des modes de mélange prédéfinis, de sorte que chaque action est effectuée à chaque fois à la même vitesse. Ces modes sont souvent pré-paramétrés ou peuvent être individualisés et adaptés aux exigences de l’application. Cela élimine l'influence de la technique ou de l’expérience de l’utilisateur sur la qualité et l’homogénéité de la manipulation des cellules, réduisant les effets cachés des forces de cisaillement sur la viabilité des cellules et permettant un rendement plus élevé de cellules plus saines pour une reproductibilité inégalée dans toutes les tâches de manipulation des cellules.