Cytotoxicité - Cytotoxicity

La cytotoxicité est la qualité d'être toxique pour les cellules . Des exemples d'agents toxiques sont une cellule immunitaire ou certains types de venin , par exemple de la vipère puff ( Bitis arietans ) ou de l'araignée recluse brune ( Loxosceles reclusa ).

Physiologie cellulaire

Le traitement des cellules avec le composé cytotoxique peut entraîner une variété de destins cellulaires. Les cellules peuvent subir une nécrose , dans laquelle elles perdent l'intégrité de leur membrane et meurent rapidement en raison de la lyse cellulaire . Les cellules peuvent cesser de croître et de se diviser activement (diminution de la viabilité cellulaire), ou les cellules peuvent activer un programme génétique de mort cellulaire contrôlée ( apoptose ).

Les cellules subissant une nécrose présentent généralement un gonflement rapide, perdent l'intégrité de la membrane, arrêtent le métabolisme et libèrent leur contenu dans l'environnement. Les cellules qui subissent une nécrose rapide in vitro n'ont pas suffisamment de temps ou d'énergie pour activer la machinerie apoptotique et n'exprimeront pas de marqueurs apoptotiques. L'apoptose est caractérisée par des événements cytologiques et moléculaires bien définis, notamment un changement de l' indice de réfraction de la cellule, un rétrécissement cytoplasmique, une condensation nucléaire et un clivage de l'ADN en fragments de taille régulière. Les cellules en culture qui subissent l'apoptose subissent finalement une nécrose secondaire. Ils arrêteront le métabolisme, perdront l'intégrité de la membrane et se lyseront.

La mesure

Les tests de cytotoxicité sont largement utilisés par l'industrie pharmaceutique pour dépister la cytotoxicité dans les bibliothèques de composés. Les chercheurs peuvent soit rechercher des composés cytotoxiques, s'ils souhaitent développer une thérapeutique ciblant les cellules cancéreuses à division rapide, par exemple ; ou ils peuvent cribler les "hits" des criblages initiaux de médicaments à haut débit pour les effets cytotoxiques indésirables avant d'investir dans leur développement en tant que produit pharmaceutique.

L'évaluation de l'intégrité de la membrane cellulaire est l'un des moyens les plus courants de mesurer la viabilité cellulaire et les effets cytotoxiques. Les composés qui ont des effets cytotoxiques compromettent souvent l'intégrité de la membrane cellulaire. Les colorants vitaux, tels que le bleu trypan ou l'iodure de propidium sont normalement exclus de l'intérieur des cellules saines ; cependant, si la membrane cellulaire a été compromise, ils traversent librement la membrane et colorent les composants intracellulaires. Alternativement, l'intégrité de la membrane peut être évaluée en surveillant le passage de substances qui sont normalement séquestrées à l'intérieur des cellules vers l'extérieur. Une molécule, la lactate déshydrogénase (LDH), est couramment mesurée à l'aide du test LDH . La LDH réduit le NAD en NADH qui provoque un changement de couleur par interaction avec une sonde spécifique. Des biomarqueurs de protéase ont été identifiés qui permettent aux chercheurs de mesurer le nombre relatif de cellules vivantes et mortes au sein de la même population cellulaire. La protéase des cellules vivantes n'est active que dans les cellules qui ont une membrane cellulaire saine et perd son activité une fois que la cellule est compromise et que la protéase est exposée à l'environnement extérieur. La protéase des cellules mortes ne peut pas traverser la membrane cellulaire et ne peut être mesurée dans les milieux de culture qu'après que les cellules ont perdu leur intégrité membranaire.

La cytotoxicité peut également être surveillée en utilisant le bromure de 3-(4,5-diméthyl-2-thiazolyl)-2, 5-diphényl-2H-tétrazolium ( MTT ) ou avec le 2,3-bis-(2-méthoxy-4-nitro -5-sulfophényl)-2H-tétrazolium-5-carboxanilide (XTT), qui donne un produit soluble dans l'eau, ou le test MTS. Ce dosage mesure le potentiel réducteur de la cellule à l'aide d'une réaction colorimétrique. Les cellules viables réduiront le réactif MTS en un produit formazan coloré . Un essai similaire basé sur l'oxydoréduction a également été développé en utilisant le colorant fluorescent, la résazurine . En plus d'utiliser des colorants pour indiquer le potentiel redox des cellules afin de surveiller leur viabilité, les chercheurs ont développé des tests qui utilisent la teneur en ATP comme marqueur de viabilité. De tels dosages basés sur l'ATP comprennent des dosages bioluminescents dans lesquels l'ATP est le réactif limitant pour la réaction de luciférase .

La cytotoxicité peut également être mesurée par le dosage de la sulforhodamine B (SRB), le dosage WST et le dosage clonogénique .

Des dosages appropriés peuvent être combinés et exécutés séquentiellement sur les mêmes cellules afin de réduire les résultats faux positifs ou faux négatifs spécifiques au dosage. Une combinaison possible est LDH-XTT-NR (Neutral red assay)-SRB qui est également disponible sous forme de kit.

Une approche sans étiquette pour suivre la réponse cytotoxique des cellules animales adhérentes en temps réel est basée sur des mesures d'impédance électrique lorsque les cellules sont cultivées sur des électrodes à film d'or. Cette technologie est appelée détection d'impédance de substrat de cellule électrique (ECIS). Les techniques en temps réel sans marquage fournissent la cinétique de la réponse cytotoxique plutôt qu'un simple instantané comme de nombreux tests colorimétriques de point final.

Prédiction

Un sujet très important est la prédiction de la cytotoxicité des composés chimiques sur la base de mesures antérieures, c'est-à-dire des tests in-silico. À cette fin, de nombreuses méthodes de dépistage QSAR et virtuel ont été suggérées. Une comparaison indépendante de ces méthodes a été réalisée dans le cadre du projet « Toxicologie au 21e siècle ».

Dans le cancer

En chimiothérapie , les médicaments cytotoxiques sont utilisés pour leur interférence de diverses manières avec la division cellulaire. Les médicaments ne peuvent pas distinguer les cellules normales des cellules malignes, mais inhibent le processus de division cellulaire, dans le but de tuer le cancer avant l'hôte.

Système immunitaire

La cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) décrit la capacité de tuer les cellules de certains lymphocytes , ce qui nécessite que la cellule cible soit marquée par un anticorps . En revanche, la cytotoxicité à médiation lymphocytaire n'a pas besoin d'être médiée par des anticorps ; pas plus que la cytotoxicité dépendante du complément (CDC), qui est médiée par le système du complément .

On distingue trois groupes de lymphocytes cytotoxiques :

Voir également

Les références

Liens externes