Crédit : Dan Kitwood/Getty Images/Cancer Research UK
L’étude de la croissance naturelle des cellules est au cœur de la recherche sur le cancer. Mais il s’appuie souvent sur un monde contre nature.
Comme les cellules de notre corps, les cellules cultivées en laboratoire sont maintenues en vie avec de la nourriture. En laboratoire, cet aliment – appelé milieu de culture cellulaire – est le liquide rouge que vous voyez souvent dans les boîtes de Pétri en plastique. Et surtout, les cellules cultivées en laboratoire, comme la nôtre, se comportent différemment selon la nourriture qu’elles reçoivent.
C’est là que surviennent les complications. Quelle est la meilleure nourriture à donner aux cellules dans un laboratoire pour les faire grandir et se comporter comme les cellules de notre corps ? Ou, en d’autres termes, de quoi les milieux de culture cellulaire devraient-ils être fabriqués ?
Le Dr Saverio Tardito, du Cancer Research UK Beatson Institute à Glasgow, s’est penché sur cette question. Et cela l’a amené à développer un nouveau cocktail appelé Plasmax™ qui, selon lui, aide ses cellules en laboratoire à se comporter plus naturellement. Le résultat, comme le montrent les dernières recherches de Tardito, est que les cellules cultivées dans son milieu reflètent plus étroitement celles à l’intérieur d’une tumeur, ce qui rend les résultats expérimentaux plus précis.
Choc de culture cellulaire
Plasmax™ est né de la frustration de Tardito face au nombre limité d’aliments liquides disponibles en 2012. À l’époque, il étudiait comment les cellules traitent l’un des éléments constitutifs des protéines, un acide aminé appelé glutamine. Et c’est là qu’il s’est retrouvé dans une situation difficile. « Quand nous sommes allés concevoir la première expérience, j’ai fait comme la plupart des expérimentateurs. J’ai dit : ‘D’accord, j’ai ici mes cellules, dans quel milieu ai-je besoin pour les cultiver ?’ Et j’étais en fait un peu gêné par le manque de choix que nous avions à ce moment-là.
Tardito était dans une situation unique. Pour faire ses expériences correctement, il devait faire varier la quantité d’acides aminés dans son milieu pour voir comment cela affectait les cellules de sa boîte de Pétri. Mais les milieux de culture cellulaire commerciaux ont tendance à être complétés par deux niveaux d’acides aminés : beaucoup de certains et aucun d’autres. Ce n’était pas assez bon pour ce dont Tardito avait besoin de son milieu de culture cellulaire, alors il a fait le sien. La nécessité est la mère de l’invention, après tout.
Les milieux de culture cellulaire que la plupart des scientifiques utilisent sont basés sur la même recette. Cela remonte aux années 1950, lorsque l’objectif de la culture cellulaire était « d’identifier les nutriments essentiels nécessaires à la croissance continue des cellules cancéreuses dans une boîte de Pétri », explique Tardito. Et bien que la recette vieille de 60 ans maintienne toujours les cellules en vie, elle ne les met pas nécessairement dans des conditions qui reflètent notre corps. Et, surtout, cela pourrait fausser les résultats des scientifiques.
La plupart des connaissances que nous avons accumulées au cours des trois ou quatre dernières décennies sur le cancer proviennent de l’examen des cellules cancéreuses dans une boîte de Pétri.
– Dr Saverio Tardito, CRUK Beatson Institute
« Alors, à ce moment-là en 2012, j’ai demandé : « Pourquoi n’essayons-nous pas de faire quelque chose de plus physiologiquement pertinent ? » se souvient Tardito. Il a commencé à mixer la première version de son propre médium et l’a utilisé tout au long de son projet, publiant les résultats en 2015.
Mais Tardito s’est retrouvé avec une démangeaison qu’il ne pouvait pas gratter.
« Les résultats que nous obtenions avec mon support n’étaient pas alignés sur les résultats précédemment publiés. Et j’ai toujours attribué cette différence, au moins en partie, à la différence dans le milieu dans lequel nous cultivions les cellules. »
C’est ainsi qu’a commencé le projet de Tardito de créer Plasmax™, un milieu de culture cellulaire plus complexe basé non seulement sur l’idée de maintenir les cellules vivantes et prospères, mais d’inclure des nutriments à la même concentration que ceux que l’on trouverait dans notre sang. « Nous pensions simplement qu’un milieu formulé sur la physiologie nous rendrait des résultats meilleurs et plus pertinents », dit-il.
Et il semble que Tardito n’ait pas été le seul à reconnaître ce problème. En 2017, il a été surpris d’apprendre qu’un laboratoire du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis avait publié un article utilisant des supports maison très similaires à Plasmax™. Ce premier a laissé Tardito déçu. Mais à la réflexion, cela lui a donné confiance dans son idée avec la validation d’un « autre groupe de recherche bien établi et leader à l’étranger ».
Tardito a donc continué à documenter les différences qu’il trouvait. « Quelques années plus tard, nous avons eu une bonne quantité de résultats soutenant l’hypothèse que Plasmax™ et les médias commerciaux font des choses différentes lorsque nous examinons le métabolisme des cellules cancéreuses. »
Et ses propres résultats mis à jour qui ont maintenant été publiés comparent les cellules cancéreuses cultivées dans des milieux commerciaux à celles dans Plasmax™, montrant des résultats convaincants. Par exemple, l’inclusion d’ingrédients du sang dans la recette Plasmax™, tels que le sélénium, un micronutriment, fait une différence, et l’ajustement des niveaux d’acides aminés permet aux cellules cultivées en laboratoire de se comporter de manière plus similaire à celles de notre corps.
Produire Plasmax™ à plus grande échelle
Jusqu’à présent, Tardito – comme d’autres mixologues de culture cellulaire – a préparé juste assez de sa concoction pour soutenir les projets de son groupe. Mais Tardito a reçu de nombreuses demandes pour partager du Plasmax™, ce qu’il tient à faire. Surtout, il est maintenant en contact avec quelques entreprises intéressées à travailler ensemble pour commercialiser le média. Il n’en est qu’à ses débuts, mais l’intérêt croissant des partenaires commerciaux est une étape essentielle pour permettre à la communauté scientifique au sens large de tester le milieu.
«Je pense que pour apprécier la différence que le milieu fera en termes de biologie du cancer, nous devons disposer d’une gamme d’options disponibles pour une large communauté de chercheurs. C’est pourquoi j’essaie d’utiliser Plasmax™ non seulement en interne, mais aussi pour le mettre à la disposition d’une communauté plus large », dit-il.
Tout cela peut d’abord ressembler à de la pédanterie scientifique. Mais les milieux de culture cellulaire sont essentiels dans le travail de laboratoire avec des cellules cancéreuses. En fin de compte, le but de ces expériences est de réduire la complexité de la traduction des résultats de laboratoire en personnes.
« La plupart des connaissances que nous avons accumulées au cours des trois ou quatre dernières décennies sur le cancer proviennent de l’examen des cellules cancéreuses dans une boîte de Pétri, et toutes ces études utilisent des milieux de culture cellulaire pour les cultiver », explique Tardito.
« Il n’y a pas d’autre option. Vous ne pouvez pas faire pousser des cellules sans les mettre dans un milieu qui contient des nutriments et ces nutriments affecteront leur biologie.
Et dans l’esprit d’essayer de recueillir des résultats toujours plus précis, il est le premier à admettre que Plasmax™ n’est pas l’article fini. « J’ai déjà en tête trois ou quatre choses qui devraient être améliorées. »
Tardito n’atteindra peut-être jamais le support parfait, et une formule plus complexe soulève des questions sur sa durée de conservation.
« Lorsque vous mettez des centaines de composants dans une solution, vous n’êtes pas tout à fait sûr de la durée pendant laquelle ces composants seront stables », dit-il.
Mais avec un soutien commercial, Tardito espère voir sa recette apparaître dans les réfrigérateurs de laboratoire du monde entier.
« Il n’y a aucune bonne raison de ne pas augmenter la production. »
Ethan