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La culture cellulaire in vitro est une technique de recherche robuste, rapide et largement utilisée. Bien que les méthodes traditionnelles de culture cellulaire soient puissantes, elles diffèrent grandement d’un environnement in vivo. La nature spatialement restreinte de la culture cellulaire monocouche entraîne des changements dans l’expression génique, la morphologie et labiochimie 1,2,3. Les techniques de culture tridimensionnelle (3D) traitent cette disparité, car les cellules sont développées dans un échafaudage qui simule la matrice extracellulaire (CLE) présente dans les organes et tissus. En culture 3D, les cellules présentent une morphologie et un comportement plus proches de ceux observés invivo 4,5 Cependant, la culture 3D seule ne récapitule pas entièrement les nombreux composants d’un microenvironnement in vivo car elle manque d’apports d’autres typescellulaires 6.
Les interactions directes (contact entre cellules) et indirectes entre cellules jouent un rôle majeur dans le comportement des cellules in vivo 7,8. La récapitulation de ces interactions nécessite des modèles de co-culture 3D, où plusieurs types cellulaires sont cultivés ensemble dans un environnement 3D. Grâce à ces techniques, un environnement de croissance de type in vivo peut être établi in vitro, améliorant la pertinence biologique desrésultats 9,10. Cependant, plus l’environnement requis pour une expérience particulière est spécifique, plus la méthodologie devient complexe. Il manque un système modèle standardisé pouvant être utilisé pour étudier les interactions cellulaire-cellule entre cellules séparées par une matrice membranaire basale. Ainsi, ce protocole a été conçu pour simuler les interactions cellule-cellule qui se produisent à travers une matrice membranaire basale de manière robuste et reproductible. Adaptée d’un modèle de culture3D 11 déjà établi, la technique utilise une couche de Matrigel, désormais appelée gel ECM, pour séparer physiquement deux types cellulaires différents en culture tout en laissant passer les facteurs sécrétés. Il a été initialement conçu pour étudier l’impact indirect des adipocytes sur les cellules du cancer du sein mésenchymateux, mais peut facilement être modifié pour accueillir une variété de types cellulaires. Il convient de réfléchir attentivement à la pertinence de cette méthode pour un projet expérimental donné. Cette méthode ne permet pas d’interagir directement cellule-cellule et devrait donc se limiter à la modélisation de scénarios in vivo impliquant une communication indirecte entre cellules à travers une matrice membranaire basale. Par exemple, ce système ne serait pas idéal pour modéliser les interactions entre les lymphocytes T cytotoxiques et les cellules tumorales, car elles interagissent couramment directement. Considérons plutôt des scénarios biologiques où une membrane basale sépare naturellement les deux types cellulaires d’intérêt. Par exemple, cette méthode pourrait être appliquée à l’étude des interactions entre les cellules tumorales et les cellules endothéliales vasculaires avant l’intravasation.
Une méthode courante de co-culture 3D alternative consiste à utiliser des puces microfluidiques spécialisées, ou « organ-on-a-chip (OoC) ». Les systèmes OoC sont puissants et peuvent être adaptés à des expériences individuelles, mais nécessitent un temps et des ressources importants consacrés à la conception des puces, au choix des matériaux, aux équipements périphériques, à l’optimisation et à la collectede données 12,13. De plus, il n’existe actuellement aucun matériau ou méthode standard capable de fournir les indices biologiques et physiques de la matrice membranaire du socle sans interférer avec l’écoulementmicrofluidique 14. Ainsi, appliquer la technologie OoC à l’étude des interactions cellulaire à travers la membrane basale présente d’autres défis. La méthode décrite dans ce protocole vise à offrir une alternative standardisée qui maintient la pertinence biologique et l’accessibilité.