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Cellules HeLa
Dernière revue: 04.07.2025

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Depuis le début du XXe siècle, la quasi-totalité des recherches scientifiques en biologie moléculaire, pharmacologie, virologie et génétique ont utilisé des échantillons de cellules vivantes primaires, prélevées sur un organisme vivant et cultivées par diverses méthodes biochimiques, permettant de prolonger leur viabilité, c'est-à-dire leur capacité à se diviser en laboratoire. Au milieu du siècle dernier, la science a découvert des cellules HeLa, insensibles à la mort biologique naturelle. Cela a permis à de nombreuses études de constituer une avancée majeure en biologie et en médecine.
D’où viennent les cellules HeLa immortalisées?
L'histoire de l'obtention de ces cellules « immortelles » (l'immortalisation est la capacité des cellules à se diviser à l'infini) est liée à une pauvre patiente de 31 ans de l'hôpital Johns Hopkins de Baltimore – une femme afro-américaine, mère de cinq enfants nommée Henrietta Lacks, qui, après avoir souffert d'un cancer du col de l'utérus pendant huit mois et avoir subi une radiothérapie interne (curiethérapie), est décédée dans cet hôpital le 4 octobre 1951.
Peu de temps auparavant, alors qu'il tentait de traiter Henrietta pour un carcinome cervical, le médecin traitant, le chirurgien Howard Wilbur Jones, a prélevé un échantillon de tissu tumoral pour examen et l'a envoyé au laboratoire de l'hôpital, alors dirigé par George Otto Gey, un bachelier en biologie.
Le biologiste fut stupéfait par la biopsie: les cellules tissulaires ne moururent pas après le temps imparti par apoptose, mais continuèrent à se multiplier, et ce à une vitesse étonnante. Le chercheur réussit à isoler une cellule structurale spécifique et à la multiplier. Les cellules ainsi obtenues continuèrent à se diviser et cessèrent de mourir à la fin du cycle mitotique.
Et peu de temps après la mort du patient (dont le nom n'a pas été divulgué, mais crypté sous l'abréviation HeLa), une mystérieuse culture de cellules HeLa est apparue.
Lorsqu'il est devenu évident que les cellules HeLa, disponibles hors du corps humain, n'étaient pas sujettes à la mort programmée, la demande pour diverses études et expériences a commencé à croître. La commercialisation de cette découverte inattendue a conduit à l'organisation d'une production en série, destinée à la vente de cellules HeLa à de nombreux centres et laboratoires scientifiques.
Utilisation de cellules HeLa
En 1955, les cellules HeLa sont devenues les premières cellules humaines à être clonées, et les cellules HeLa ont été utilisées dans le monde entier pour étudier le métabolisme cellulaire dans le cancer; le processus de vieillissement; les causes du SIDA; les caractéristiques du virus du papillome humain et d'autres infections virales; les effets des radiations et des substances toxiques; la cartographie génétique; les tests de nouveaux produits pharmaceutiques; les tests de cosmétiques, etc.
Selon certaines données, la culture de ces cellules à croissance rapide a été utilisée dans 70 000 à 80 000 études médicales à travers le monde. Environ 20 tonnes de cellules HeLa sont cultivées chaque année à des fins scientifiques, et plus de 10 000 brevets portant sur ces cellules ont été déposés.
La popularisation du nouveau biomatériau de laboratoire a été facilitée par le fait qu’en 1954, la souche de cellules HeLa a été utilisée par des virologues américains pour tester le vaccin contre la polio qu’ils avaient développé.
Depuis des décennies, la culture de cellules HeLa est largement utilisée comme modèle simple pour créer des versions plus visuelles de systèmes biologiques complexes. De plus, la possibilité de cloner des lignées cellulaires immortalisées permet des analyses répétées sur des cellules génétiquement identiques, une condition préalable à la recherche biomédicale.
Dès le début, la littérature médicale de l'époque soulignait l'« endurance » de ces cellules. En effet, les cellules HeLa ne cessent de se diviser, même dans un tube à essai classique. Et elles le font avec une telle agressivité qu'à la moindre négligence des techniciens de laboratoire, elles pénètrent inévitablement dans d'autres cultures et remplacent sans difficulté les cellules d'origine, ce qui met en doute la pureté des expériences.
D'ailleurs, à la suite d'une étude menée en 1974, la capacité des cellules HeLa à « contaminer » d'autres lignées cellulaires dans les laboratoires scientifiques a été établie expérimentalement.
Cellules HeLa: qu'a montré la recherche?
Pourquoi les cellules HeLa se comportent-elles ainsi? Parce qu'elles ne sont pas des cellules normales de tissus sains, mais des cellules tumorales obtenues à partir d'un échantillon de tissu tumoral cancéreux et contenant des gènes pathologiquement altérés de la mitose continue de cellules cancéreuses humaines. Il s'agit essentiellement de clones de cellules malignes.
En 2013, des chercheurs du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) ont annoncé avoir séquencé l'ADN et l'ARN du génome d'Henrietta Lacks par caryotypage spectral. En les comparant à ceux des cellules HeLa, ils ont constaté des différences frappantes entre les gènes des cellules HeLa et ceux des cellules humaines normales…
Cependant, même plus tôt, l'analyse cytogénétique des cellules HeLa a conduit à la découverte de nombreuses aberrations chromosomiques et d'une hybridation génomique partielle de ces cellules. Il s'est avéré que les cellules HeLa présentent un caryotype hypertriploïde (3n+) et produisent des populations cellulaires hétérogènes. De plus, plus de la moitié des cellules HeLa clonées présentaient une aneuploïdie – une modification du nombre de chromosomes: 49, 69, 73 et même 78 au lieu de 46.
Il s'est avéré que les mitoses multipolaires, polycentriques ou multipolaires des cellules HeLa sont impliquées dans l'instabilité génomique du phénotype HeLa, la perte de marqueurs chromosomiques et la formation d'anomalies structurelles supplémentaires. Il s'agit de perturbations lors de la division cellulaire, entraînant une ségrégation pathologique des chromosomes. Si la bipolarité mitotique du fuseau de division est caractéristique des cellules saines, lors de la division d'une cellule cancéreuse, un plus grand nombre de pôles et de fuseaux de division se forment, et les deux cellules filles reçoivent un nombre différent de chromosomes. La multipolarité du fuseau lors de la mitose cellulaire est également caractéristique des cellules cancéreuses.
En étudiant les mitoses multipolaires des cellules HeLa, les généticiens sont arrivés à la conclusion que le processus de division des cellules cancéreuses est, en principe, erroné: la prophase de la mitose est plus courte et la formation du fuseau de division précède la division des chromosomes; la métaphase commence également plus tôt et les chromosomes n'ont pas le temps de prendre leur place, se répartissant de manière aléatoire. Or, le nombre de centrosomes est au moins deux fois plus élevé que nécessaire.
Ainsi, le caryotype des cellules HeLa est instable et peut varier considérablement d'un laboratoire à l'autre. Par conséquent, les résultats de nombreuses études – compte tenu de la perte de l'identité génétique du matériel cellulaire – sont tout simplement impossibles à reproduire dans d'autres conditions.
La science a fait de grands progrès dans sa capacité à manipuler les processus biologiques de manière contrôlée. Le dernier exemple en date est la création d'un modèle réaliste de tumeur cancéreuse à partir de cellules HeLa grâce à une imprimante 3D par un groupe de chercheurs américains et chinois.