L’utilisation de modèles animaux est une pratique largement répandue dans de nombreux domaines de la recherche biomédicale universitaire et industrielle afin de pouvoir examiner les résultats de recherche, par exemple ceux issus de la culture cellulaire 2D traditionnelle, dans le contexte d’un organisme complet. Les données générées dans les modèles animaux sont souvent considérées comme une étape essentielle à la transférabilité des résultats à l’homme, mais aucune transférabilité ne peut être garantie en raison des différences spécifiques à l’espèce. [1, 2]
Le principe des 3R
Par ailleurs, les chercheurs et le grand public, mais aussi les législateurs, portent de plus en plus leur attention aux préoccupations éthiques liées à l’expérimentation animale. Dès 1959, le principe des 3R a été formulé pour une approche responsable de l’expérimentation animale, dont l’objectif est d’éviter celle-ci dans la recherche scientifique, d’en réduire le nombre tout en minimisant la souffrance des animaux (Replacement, Reduction, Refinement) [3]
La culture cellulaire 3D comme contribution à une approche responsable de l’expérimentation animale
Afin de pouvoir générer simultanément des résultats physiologiques et spécifiques à l’espèce tout en réduisant les coûts de l’expérimentation animale, la culture cellulaire tridimensionnelle (culture cellulaire 3D) s’est établie au cours des dernières années dans de nombreux laboratoires du monde entier comme une technique de culture cellulaire fiable, prometteuse et, comparée à l’expérimentation animale, peu coûteuse.
Les cultures de sphéroïdes et d’organoïdes imitent la situation in vivo
La formation de structures tridimensionnelles dans des systèmes modèles tels que les cultures de sphéroïdes ou d’organoïdes permet d’établir des contacts cellule-cellule et cellule-matrice marqués, similaires à ceux existant dans le tissu de référence in vivo. [4] Ainsi, les cellules, qui sont cultivées dans des structures 3D, sont plus proches de l’état in vivo dans leur morphologie et leur comportement, par exemple au niveau de l’expression génétique, que les cultures cellulaires 2D – elles imitent donc le microenvironnement in vivo [5].
Les modèles de culture cellulaire 3D permettent des études proches du patient, par exemple dans la recherche pharmaceutique.
Il est même possible de reproduire des systèmes multi-organes in vitro en utilisant des approches de culture cellulaire 3D. [6] Cette multitude de possibilités techniques de différents niveaux de complexité offre également des approches très intéressantes en dehors de la recherche fondamentale dans le développement de médicaments et la médecine personnalisée. Ainsi, des tests de toxicité physiologiquement significatifs de nouvelles molécules peuvent être réalisés dans le cadre du développement de médicaments et directement sur des cellules humaines sans devoir effectuer un grand nombre d’expérimentations animales. Qui plus est, le criblage de médicaments appropriés est facilité par la culture cellulaire 3D, ce qui permet ensuite de mener des recherches plus ciblées sur des candidats prometteurs. [7] Il est également possible d’utiliser par exemple les propres cellules du patient afin de créer des modèles 3D, puis de tester au préalable l’efficacité des options thérapeutiques disponibles et de pouvoir traiter dès le début avec la thérapie la plus prometteuse. [6]
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Cependant, même si une multitude de modèles cellulaires ont déjà été décrits et sont utilisés dans le monde entier, la culture cellulaire 3D ne font que leurs premiers pas dans de nombreux endroits. Afin de soutenir les scientifiques dans leur utilisation pour réduire les expérimentations animales et de les aider à progresser vers de nouvelles connaissances, SARSTEDT offre avec BIOFLOAT™ une qualité fiable et, grâce à l’expérience que nous avons acquise au fil des années dans le domaine de la culture cellulaire, un soutien complet pour des résultats de croissance fructueux.
[1] Bell, Catherine C, Anita C A Dankers, Volker M Lauschke, Rowena Sison-Young, Roz Jenkins, Cliff Rowe, Chris E Goldring, Kevin Park, Sophie L Regan, Tracy Walker, Chris Schofield, Audrey Baze, Alison J Foster, Dominic P Williams, Amy W M van de Ven, Frank Jacobs, Jos van Houdt, Tuula Lähteenmäki, Jan Snoeys, Satu Juhila, Lysiane Richert, and Magnus Ingelman-Sundberg. "Comparison of Hepatic 2D Sandwich Cultures and 3D Spheroids for Long-term Toxicity Applications: A Multicenter Study." Toxicological Sciences 162.2 (2018): 655-666.
[2] Imamura, Yoshinori, Toru Mukohara, Yohei Shimono, Yohei Funakoshi, Naoko Chayahara, Masanori Toyoda, Naomi Kiyota, Shintaro Takao, Seishi Kono, Tetsuya Nakatsura, and Hironobu Minami. "Comparison of 2D- and 3D-culture models as drug-testing platforms in breast cancer." Oncology Reports 33.4 (2015): 1837-1843.
[3] Curzer, Howard, Gad Perry, Mark Wallace, and Dan Perry. "The Three Rs of Animal Research: What they Mean for the Institutional Animal Care and Use Committee and Why." Science and Engineering Ethics 22.2 (2015): 549-565.
[4] Huh, D., G. A. Hamilton, and D. E. Ingber. "Program, B. From Three-Dimensional Cell Culture to Organs-on-Chips." Trends Cell Biol 21 (2011): 745-754.
[5] Bédard, Patrick, Sara Gauvin, Karel Ferland, Christophe Caneparo, Ève Pellerin, Stéphane Chabaud, and Stéphane Bolduc. "Innovative Human Three-Dimensional Tissue-Engineered Models as an Alternative to Animal Testing." Bioengineering 7.3 (2020).
[6] Suarez-Martinez, Elisa, Irene Suazo-Sanchez, Manuel Celis-Romero, and Amancio Carnero. "3D and organoid culture in research: physiology, hereditary genetic diseases and cancer." Cell & Bioscience 12.1 (2022).
[7] Barbosa, Mélanie A. G., Cristina P. R. Xavier, Rúben F. Pereira, Vilma Petrikaitė, and M. Helena Vasconcelos. "3D Cell Culture Models as Recapitulators of the Tumor Microenvironment for the Screening of Anti-Cancer Drugs." Cancers 14.1 (2021).
