Étuves à CO₂

Les produits d’ingénierie tissulaire sont des médicaments biologiques constitués de cellules ou tissus traités au moyen de biotechnologies, ou contenant ce type de cellules ou de tissu. Ils sont utilisés pour régénérer, réparer ou remplacer des tissus humains. 
Lors de la culture de tissus, des cellules du corps humain sont prélevées pour être cultivées et former des groupes de cellules, afin de remplacer ou de régénérer des tissus malades chez un patient, par exemple au niveau de la peau, du cartilage ou des os.
 

La fécondation in vitro (FIV) décrit une méthode de procréation artificielle dans la médecine reproductrice humaine. L’objectif de cette application est de faire fusionner l’ovocyte et le spermatozoïde dans une boîte de Petri avec milieu de culture cellulaire. 

La fécondation et le développement des embryons humains commencent dans une étuve à CO₂. Au bout de deux à trois jours, les embryons peuvent être réimplantés dans l’utérus. Les conditions optimales dans la chambre d’incubation sont d’environ 37 °C, 5 ou 6 % vol. CO₂ et un taux d’humidité d’env. 95 %.

Afin d’éviter toute confusion, le personnel étiquette précisément les boîtes de Petri. De plus, les portes vitrées intérieures des étuves à CO₂ permettent une surveillance constante des boîtes de Petri.
En médecine vétérinaire, par exemple chez les bovins, le processus est similaire. Les ovocytes sont mis en contact avec les spermatozoïdes dans une boîte de Petri. La durée d’incubation est de 21 heures, pendant lesquelles les spermatozoïdes fécondent les ovocytes. Le 8e jour suivant la fécondation, les embryons sont transférés de l’étuve à CO₂ vers les animaux receveurs.
 

L’examen des cultures cellulaires joue un rôle important dans l’analyse diagnostique des agents pathogènes. Sur la base des résultats, il est possible de formuler des contrôles d’hygiène précis ainsi que d’évaluer la résistance de virus face à des produits biopharmaceutiques. Dans ce contexte, on utilise souvent la méthode du prélèvement par essuyage, au cours de laquelle des cultures cellulaires sensibles aux virus sont confrontées à des virus, permettant ainsi d’étudier leurs fonctions biologiques. Les étuves bactériologiques à CO₂ sont l’outil tout désigné pour les processus composés de plusieurs étapes comme la décongélation et la transformation des cellules, la contamination des lignées cellulaires et la coloration des cultures cellulaires. Pour cette application, les conditions à l’intérieur sont généralement 37 °C et 5 % vol. CO₂.

Les échantillons sont analysés au plus tard après 72 heures. La coloration en bleu de la couche cellulaire permet de caractériser les plaques à l’œil nu ou avec un microscope. Les étuves à CO₂ de BINDER sont particulièrement adaptées aux diagnostics et aux recherches de virus, car elles maintiennent des conditions d’incubation extrêmement stables. Les portes intérieures en verre, qui permettent un accès par segments, y contribuent également. De plus, les risques de contaminations croisées et le transfert silencieux de contaminations sont toujours empêchés de manière fiable, grâce à la stérilisation à l’air chaud à 180 °C.
 

Les biocapteurs sont des sondes de mesure constituées d’un élément de détection biologique et d’un capteur physique (transducteur) qui sont en contact direct. Le composant biologique peut être un enzyme, un anticorps, de l’ADN, des récepteurs, mais aussi des cellules entières et des morceaux de tissus. Après interaction de la substance à analyser avec le composant biologique, un signal biochimique est émis, puis transformé en un signal électrique ou optique par le transducteur. Les biocapteurs sont généralement triés selon leur principe de mesure physique de base. Il existe donc des capteurs électrochimiques, des capteurs optiques et des biocapteurs à cellule entière. Les biocapteurs sont utilisés, par exemple en médecine, dans le contrôle qualité des denrées alimentaires et dans l’analyse environnementale. Les capteurs enzymatiques destinés à la mesure du glucose sont l’un des exemples les plus connus.

Un exemple impressionnant : les cardiomyocytes de poulets embryonnaires ont été ré-agrégés en sphéroïdes (architecture 3D) dans une culture rotative et reliés à des micro-électrodes. Des substances de référence ont permis de vérifier dans quelle mesure les conclusions sur le stimulus peuvent être appliquées à un système vivant. La création des sphéroïdes a été réalisée avec des boîtes de Petri dans des étuves à CO₂ à 37 °C, 5 % vol. CO₂, 72 tr/min et avec une orbite de 20 mm.
 

Les étuves à CO₂ jouent un rôle important lors de la préparation des échantillons et des essais dans tous les domaines de la recherche sur le cancer, par ex. dans la recherche sur les principes actifs, le développement d’invasions 3D, de tests et de biocapteurs ; de la simple monocouche à la reproduction des tumeurs des patients grâce à des modèles de culture cellulaire 3D (recherche sur les médicaments et développement de thérapies).

En fonction des cultures cellulaires, on utilise dans les domaines de l’immunologie et de la biologie des tumeurs (formation des tumeurs malignes) soit des étuves bactériologiques à CO₂ avec 37 °C, 5 % vol. CO₂ et 95 % h.r. dans des conditions de cultures normoxiques, soit des étuves à CO₂/O₂ avec 37 °C, 5 % vol. CO₂ et 1 % vol. O₂ hypoxique.

Dans la recherche clinique, par ex. dans le cadre de travaux de recherche avec des oncogènes et des suppresseurs de tumeurs, on utilise des étuves à CO₂ à une température de 37 °C et 5 % vol. CO₂ dans des conditions normoxiques.
 

Une étuve à CO₂ est un incubateur à gaz utilisé pour la culture cellulaire in vitro. La culture cellulaire désigne la culture et la reproduction de cellules vivantes en-dehors d’un organisme, dans des conditions contrôlées. Les cultures cellulaires constituent souvent la base de la recherche clinique et biotechnologique. Dans une étuve bactériologique à CO₂, la croissance cellulaire est assurée par une atmosphère aussi fidèle à la réalité que possible. Pour cela, la température, l’humidité et la teneur en CO₂ doivent correspondre exactement aux exigences des cultures cellulaires.

Une étuve à CO₂ dispose d’un intérieur entièrement isolé de l’environnement extérieur, afin de créer une atmosphère définie dans l’appareil. Pour pouvoir jeter un œil sur les échantillons pendant la phase de croissance, la plupart des étuves bactériologiques à CO₂ disposent, en plus de la porte classique, d’une porte vitrée qui offre une protection supplémentaire contre la contamination.

L’intérieur est conçu avec des matériaux inoxydables comme l’acier inoxydable et doit avoir le moins de bords tranchants et de fentes possibles, afin d’éviter tout recoin propice à la contamination. Dans les domaines les plus sensibles de la culture cellulaire, il suffit d’un seul micro-organisme pour détruire le travail de plusieurs semaines.

Le CO₂ entrant passe à travers un filtre stérile et doit être réparti uniformément dans tout l’intérieur, puisque les échantillons sont le plus souvent placés sur des clayettes situées à différentes hauteurs. Le défi consiste à assurer une homogénéité dans tout l’intérieur, afin de garantir une concentration homogène en CO₂ pour tous les échantillons, avec une température et une humidité constantes.