Lignée cellulaire Calu-3

Les cellules Calu-3 constituent une lignée cellulaire épithéliale des voies respiratoires d'origine humaine représentant le carcinome pulmonaire non à petites cellules. Elles sont largement utilisées dans la recherche biomédicale, notamment pour l'étude de la biologie du cancer du poumon, des maladies respiratoires, des interactions hôte-pathogène et du transport des médicaments dans les voies respiratoires. De plus, elles sont utilisées pour développer des traitements contre plusieurs troubles respiratoires.

Origine et caractéristiques générales des cellules Calu-3

Les informations essentielles dont vous avez besoin concernant une lignée cellulaire sont son origine et ses caractéristiques générales. Elles vous aideront à déterminer son utilisation dans vos travaux de recherche. Cette section vous permettra de découvrir ces informations indispensables sur la lignée cellulaire Calu-3. Elle comprendra : Qu'est-ce qu'une lignée cellulaire Calu-3 ? Quelle est la morphologie des cellules Calu-3 ? Quelle est l’origine des cellules Calu-3 ?

• Les cellules Calu-3 ont été prélevées dans l’épanchement pleural (site métastatique) d’un homme de type caucasien (âgé de 25 ans) atteint d’un adénocarcinome du poumon. La lignée cellulaire a été établie en 1975 par Jorgen Fogh et Germain Trempe du Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Les cellules Calu-3 présentent une morphologie de type épithélial.
• La taille des cellules Calu-3 varie de 8-9 à 20 microns de diamètre.
• Elles présentent des mutations dans les gènes K-RAS (G13D), TP53 et CDKN2A et expriment l’EGFR de type sauvage.

A549 vs Calu-3

Les cellules A549 et Calu-3 sont des lignées cellulaires d’adénocarcinome pulmonaire humain, mais elles présentent des caractéristiques distinctes. La principale différence entre les modèles cellulaires Calu-3 et A549 réside dans l’épaisseur de la couche de mucus. Les cellules Calu-3 forment une couche de mucus plus fine, reproduisant ainsi l’épithélium des voies respiratoires proximales. En revanche, les cellules A549 ne présentent pas cette caractéristique et sont plus adaptées pour représenter la structure physiologique des voies respiratoires distales [1].

Visualisation des bronches dans l'asthme bronchique. L'asthme est une maladie pulmonaire caractérisée par un rétrécissement, un gonflement et une obstruction des voies respiratoires dus à un excès de mucus, ce qui entraîne des symptômes typiques tels que l'essoufflement.

Lignée cellulaire Calu-3 : informations sur la culture

Cette section vous aidera à connaître les points clés de la culture de la lignée cellulaire Calu-3. Nous aborderons ici les questions suivantes : quel est le temps de doublement des cellules Calu-3 ? Quel est le milieu de culture des cellules Calu-3 ? Quel est le protocole de culture des cellules Calu-3 ? Comment cultiver des cellules Calu-3 ?

Points clés pour la culture des cellules Calu-3

Temps de doublement :

Le temps de doublement des cellules Calu-3 est d'environ 35 heures.

Adhérentes ou en suspension :

Calu-3 est une lignée cellulaire adhésive d’adénocarcinome pulmonaire.

Rapport de division :

Le rapport de repiquage de la lignée cellulaire Calu-3 est compris entre 1:2 et 1:4. Pour le repiquage, les cellules sont rincées avec une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) 1x, puis incubées avec de l'Accutase (solution de repiquage) à température ambiante pendant environ 10 minutes. Ensuite, on ajoute du milieu de culture frais, puis les cellules détachées sont centrifugées. Le culot cellulaire est soigneusement remis en suspension, et les cellules sont réparties dans le flacon contenant du milieu de culture frais pour la croissance.

Milieu de croissance :

On utilise un milieu EMEM contenant 10 % de FBS, 2 mM de L-glutamine, 1,5 g/L de NaHCO₃, de l’EBSS, 1 mM de pyruvate de sodium et des NEAA pour cultiver les cellules Calu-3. Le milieu de culture des cellules Calu-3 doit être renouvelé 2 à 3 fois par semaine.

Conditions de culture :

Les cellules Calu-3 sont cultivées dans un incubateur humidifié à une température de 37 °C et avec un apport de 5 % de CO₂.

Conservation :

Les cellules congelées doivent être conservées en phase vapeur d’azote liquide ou à une température inférieure à -150 °C afin de préserver leur viabilité à long terme.

Procédé et milieu de congélation :

Les milieux de congélation CM-1 ou CM-ACF sont principalement utilisés pour la congélation de la lignée cellulaire pulmonaire Calu-3. Afin de préserver la viabilité des cellules et de leur éviter tout choc, celles-ci sont soumises à un processus de congélation lente qui ne permet qu’une baisse de température de 1 °C par minute.

Procédure de décongélation :

Les cellules sont décongelées en plaçant le flacon dans un bain-marie préréglé à 37 °C pendant environ 1 minute ou jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un petit morceau de glace. On ajoute du milieu de culture frais, puis les cellules sont centrifugées pour éliminer les composants du milieu de congélation. Ensuite, le culot cellulaire est remis en suspension et les cellules sont transférées dans un nouveau flacon contenant un milieu de croissance.

Niveau de biosécurité :

Des installations de laboratoire de niveau de biosécurité 1 sont indispensables pour la manipulation de la lignée cellulaire Calu-3.

Cellules Calu-3 à différents passages, mettant en évidence les amas adhérents typiques ressemblant à des îlots.

Avantages et inconvénients des cellules Calu-3

À l’instar d’autres lignées cellulaires humaines, les cellules Calu-3 présentent leurs propres avantages et inconvénients. Nous aborderons ici quelques-uns des plus importants.

Avantages

• Modèle in vitro de l'épithélium des voies respiratoires :

  Dans la recherche respiratoire, les cellules Calu-3 constituent un modèle in vitro efficace de l'épithélium des voies respiratoires. Elles reflètent les caractéristiques de la muqueuse des voies respiratoires humaines, ce qui permet de mener des recherches sur le transport des médicaments, d'étudier les interactions entre l'hôte et les agents pathogènes et d'analyser la production de mucine.

• Polarisation :

  Les cellules Calu-3 forment des monocouches polarisées, ce qui explique leur large utilisation pour étudier le transport des médicaments et les interactions hôte-pathogène dans un contexte plus réaliste.

Inconvénients

• Lignée cellulaire cancéreuse :

  Les cellules Calu-3 ont été isolées à partir d’un adénocarcinome pulmonaire ; il est donc important de noter qu’elles ne représentent pas nécessairement à 100 % un tissu pulmonaire sain. Les chercheurs doivent en tenir compte lorsqu’ils les utilisent comme modèle dans leurs études.

 

Applications de la lignée cellulaire Calu-3 dans la recherche

La lignée Calu-3 offre plusieurs applications dans la recherche biomédicale. Cette section de l’article mettra en lumière certaines des plus prometteuses.

• Études sur les maladies respiratoires : Les cellules pulmonaires Calu-3 sont utilisées pour étudier diverses maladies ou troubles respiratoires, tels que la mucoviscidose, l’asthme et la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO). Une étude menée par Chiara Papi et ses collègues a examiné l’impact de l’acide nucléique peptidique (PNA) anti-miR-101-3p dans le ciblage du miARN-101-3p à l’aide du modèle in vitro de mucoviscidose Calu-3. Cette étude a montré que le traitement par PNA tend à augmenter l’expression du gène du régulateur de conductance transmembranaire de la mucoviscidose (CFTR), ce qui suggère une stratégie thérapeutique potentielle pour la mucoviscidose et les troubles associés [2].
• Développement de médicaments : les cellules Calu-3 servent de modèle pour tester et développer des médicaments destinés à plusieurs affections respiratoires. Par ailleurs, ces cellules sont également utilisées pour étudier le transport des médicaments à travers l’épithélium des voies respiratoires. Par exemple, des recherches menées en 2021 ont exploré l’activité antivirale de l’extrait de la plante Andrographis paniculata et de son composant bioactif, l’andrographolide, sur l’infection des cellules Calu-3 par le SARS-CoV-2 [3].
• Interactions hôte-agent pathogène : les cellules Calu-3 sont idéales pour étudier l’interaction des agents pathogènes avec l’épithélium des voies respiratoires, ce qui contribue à la compréhension des infections respiratoires telles que celle causée par le SARS-CoV-2. Par exemple, Byoung Kwon Park et ses collègues ont examiné les réponses des cellules Calu-3 et Vero ainsi que la production virale en réponse à une infection par le SARS-CoV-2 [4].

5. Cellules Calu-3 : publications scientifiques

Voici quelques études de recherche passionnantes et fréquemment citées portant sur les cellules Calu-3 :

La molécule libérant du monoxyde de carbone-2 (CORM-2) inhibe la prolifération, la migration et l’invasion, et favorise l’apoptose dans les cellules Calu-3 issues d’un cancer du poumon non à petites cellules

Cette étude a été publiée en 2018 dans la revue *European Review for Medical and Pharmacological Sciences*. Les chercheurs ont démontré que la molécule libérant du monoxyde de carbone-2 (CORM-2) favorise l’apoptose des cellules de cancer du poumon non à petites cellules (Calu-3) et inhibe leur prolifération, leur migration et leur invasion.

Les cellules épithéliales Calu-3 présentent in vitro des réponses immunitaires et des réponses de la barrière épithéliale différentes de celles des cellules épithéliales nasales primaires fraîchement isolées

Cette étude, publiée dans la revue *Clinical and Translational Allergy* (2018), a comparé les réponses immunitaires et de la barrière épithéliale de la lignée cellulaire Calu-3 à celles de cellules épithéliales nasales primaires fraîchement mises en culture.

La quinine inhibe l’infection de lignées cellulaires humaines par le SARS-CoV-2

Cet article publié dans *Viruses* (2021) a proposé la quinine comme traitement potentiel de l’infection par le SARS-CoV-2 en évaluant son effet sur différentes lignées cellulaires infectées par le virus, telles que Calu-3.

Des taux élevés de D-glucose induisent l’expression de l’ACE2 via le gène GLUT1 dans la lignée cellulaire épithéliale des voies respiratoires humaines Calu-3

Cette étude publiée dans BMC Molecular and Cell Biology (2022) suggère qu’un taux élevé de D-glucose favorise l’expression de l’ACE2 dans les cellules Calu-3 par le biais de la régulation du gène GLUT1.

Le Dolosigranulum pigrum module la réponse immunitaire contre le SARS-CoV-2 dans les cellules épithéliales respiratoires

Cet article publié dans Pathogens (2021) a exploré les effets immunomodulateurs de Dolosigranulum pigrum 040417 dans les cellules épithéliales pulmonaires. Il a également étudié le potentiel de cette bactérie immunobiotique dans la protection contre l’infection par le SARS-CoV-2.

Ressources sur les cellules Calu-3 : protocoles, vidéos et plus encore

Il existe de nombreuses ressources en ligne sur les cellules Calu-3, comprenant des informations relatives à la culture cellulaire et à la transfection.

• Protocole de transfection des cellules Calu-3 : cette ressource fournit des connaissances essentielles sur la transfection des cellules Calu-3.
• Transfection des cellules Calu-3 : ce tutoriel vidéo est un guide étape par étape permettant d’apprendre le protocole de transfection in vitro des cellules Calu-3.

Le protocole de culture des cellules Calu-3 est présenté ici.

• Cellules Calu-3 : ce document contient des informations concernant le milieu de culture des cellules Calu-3 ainsi que le protocole de sous-culture ou de repiquage.

Références

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar et H. Walles, « Modèles biologiques des voies respiratoires inférieures humaines : défis et exigences spécifiques des modèles de barrière 3D humains pour la recherche biomédicale ». Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., Le traitement des cellules épithéliales des voies respiratoires humaines Calu-3 par un acide nucléique peptidique (PNA) ciblant le micro-ARN miR-101-3p est associé à une expression accrue du gène du régulateur de conductance transmembranaire de la mucoviscidose (CFTR). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209 : p. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Activité anti-SARS-CoV-2 de l’extrait d’Andrographis paniculata et de son composant principal, l’andrographolide, dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines, et évaluation de la cytotoxicité dans des cellules représentatives des principaux organes. Journal of natural products, 2021. 84(4) : p. 1261-1270.
4. Park, B.K., et al., Signalisation différentielle et production virale dans les cellules Calu-3 et les cellules Vero lors d’une infection par le SARS-CoV-2. Biomol Ther (Séoul), 2021. 29(3) : p. 273-281.