Avec stérilisation à l'air chaud
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Informations utiles sur les étuves à CO2
Définition
Qu’est-ce qu’une étuve à CO2 ?
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 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 précisément aux exigences liées aux cultures cellulaires.
Composition
Composition et fonction d’une étuve à CO2
Une étuve à CO2 dispose d’un intérieur entièrement isolé de l’environnement extérieur, afin de créer une atmosphère bien précise dans l’appareil. Pour permettre de jeter un œil sur les échantillons même pendant la phase de croissance, la plupart des étuves 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 aussi peu de bords tranchants et de fentes que possible, afin d’éviter tout recoin pouvant mener à une contamination. Dans les domaines les plus sensibles de la culture cellulaire, il suffit d’un seul micro-organisme pour détruire un 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.
Domaines d’application des étuves à CO2 dans la médecine, l’industrie pharmaceutique, etc.
Les étuves à CO2 sont souvent utilisées dans la recherche médicale et l’industrie pharmaceutique. Mais les étuves à CO2 permettent également de garantir des conditions de cultures stériles dans d’autres domaines, où il est essentiel que la croissance des cellules ait lieu dans des conditions d’asepsie totale.
Les étuves à CO2 pour la fabrication de produits d’ingénierie tissulaire
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 tissus. 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.
Les étuves à CO2 pour la fécondation in vitro
La fécondation in vitro (FIV) décrit une méthode d’insémination 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. Après deux à trois jours, les embryons peuvent être replacés dans l’utérus. Les valeurs optimales dans le compartiment d’incubation sont environ 37 °C, 5 ou 6 % vol. CO2 et des taux d’humidité d’environ 95 %.
Afin d’éviter tout risque d’interversion, le personnel étiquette clairement les boîtes de Petri. De plus, les portes vitrées intérieures des étuves à CO2 permettent une surveillance constante des boîtes de Petri.
Dans la médecine vétérinaire, par ex. pour les bovins, le processus est sensiblement le même. Les ovocytes et les spermatozoïdes sont réunis dans une boîte de Pétri. Le temps d’incubation est de 21 heures, pendant lesquelles les spermatozoïdes fécondent les ovocytes. Huit jours après la fécondation, les embryons sont transférés de l’étuve à CO2 vers les animaux receveurs.
Les étuves à CO2 dans le domaine du diagnostic
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 à CO2 sont l’outil tout désigné pour des 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 bout de 72 heures maximum. 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 BINDER sont particulièrement adaptées pour les diagnostics et les recherches de virus, étant donné qu’elles permettent surtout de maintenir des conditions d’incubation stables. Les portes intérieures vitrées permettant un accès segmenté 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 étuves à CO2 pour le développement de biocapteurs
Les biocapteurs sont des sondes de mesure constituées d’un élément de détection biologique et d’un capteur physique (transducteur) se trouvant 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. Une fois que la substance à tester a interagi avec le composant biologique, un signal biochimique est émis, puis est transformé en un signal électrique et optique par le transducteur. Les biocapteurs sont la plupart du temps triés selon leur principe de mesure physique de base. Ainsi, il existe des capteurs électrochimiques, des capteurs optiques et des biocapteurs à cellules entières. Les biocapteurs sont par exemple utilisés en médecine, pour le contrôle qualité d’aliments, et en analyse environnementale. Un des exemples les plus connus sont les capteurs d’enzymes pour la mesure des taux de glucose.
Un exemple impressionnant : les cardiomyoctes de poules 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 dans des étuves à CO2 dans des boîtes de Pétri avec 37 °C, 5 % vol. CO2, 72 tr/min et une orbite de 20 mm.
Les étuves à CO2 dans la recherche contre le cancer
Les étuves à CO2 jouent un rôle très important dans la préparation des échantillons et des essais dans tous les domaines de la recherche contre 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 jusqu’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 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 avec 37 °C et 5 % vol. CO2 dans des conditions normoxiques.
Directives pour l’utilisation des étuves à CO2
Validation
Plusieurs directives règlementent l’utilisation des étuves à CO2. Dans l’industrie pharmaceutique, les exigences des Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL) et des Bonnes Pratiques de Fabrication (GMP) sont décrites dans le 21 CFR partie 11 et réglementent la manipulation des dispositifs de mesure qui doivent êtres calibrés et vérifiés à des intervalles définis. Un enregistreur de données doit saisir tous les paramètres de contrôle et les transmettre au logiciel ainsi qu’au support de stockage, où les paramètres seront traités et archivés.
Vous trouverez tout ce qu’il faut savoir sur les Bonnes Pratiques de Laboratoire dans notre livre blanc : « Les « Bonnes Pratiques de Laboratoire » : qu’est-ce que cela signifie ? »
À partir de quel moment une étuve à CO2 est-elle prête à l’emploi ?
Au total, l’étuve à CO2 est soumise à trois étapes lors de la validation :
Critères de sélection lors de l’achat d’une étuve à CO2
Voici trois caractéristiques propres à nos appareils qui permettent de réduire le risque de contamination :
- Absence de recoins pouvant mener à une contamination tels que les ventilateurs et joints situés à l’intérieur
- Bords et coins arrondis pour désinfecter facilement avec un spray ou un linge
- Possibilité de stériliser entièrement toute la chambre intérieure à l’air chaud
Une commande de menus intuitive facilite les processus et permet de travailler sans soucis. Un démontage simple des étuves à CO2 a également son importance, étant donné qu’elles doivent régulièrement être nettoyées pour être ensuite à nouveau utilisées. Le temps nécessaire pour ce processus peut varier selon les fabricants.
L’intérieur se distingue par sa sobriété : simple, clair, facile à nettoyer et nécessitant peu d’entretien. Les surfaces de contamination doivent être réduites au minimum, afin de garantir des conditions optimales pour la croissance des cultures de tissus et de cellules.
La stérilisation à l’air chaud doit pouvoir s’effectuer en appuyant simplement sur un bouton. La norme exige en outre qu’une décontamination à 180 °C de tout l’intérieur soit effectuée, garantissant une absence totale de germes.
Un taux d’humidité le plus élevé possible empêche le dessèchement des cultures cellulaires. Une gestion de l’humidité intelligente garantit un taux d’humidité élevé et une moindre évaporation du milieu de culture, en évitant tout risque de contamination.
Les principaux avantages d’une bonne gestion de l’humidité sont :
- De réduire au minimum l’évaporation du milieu de culture grâce à la forte humidité ambiante.
- De garder des parois intérieures sèches grâce à la limitation de l’humidité, ce qui permet d’éviter les contaminations.
L’objectif est de permettre une répartition complètement homogène des gaz à l’intérieur. Un système d’injection de CO2 approprié garantit un taux de pH stable dans le milieu nutritif, afin d’assurer une croissance optimale des cellules.
Une sonde de CO2 à la conception intelligente réagit rapidement à tout changement de la concentration en gaz et garantit sa stabilité à long terme. Il faut en outre distinguer les étuves à CO2 dont la sonde de CO2 se situe à la fois à l’intérieur et à l’extérieur du compartiment d’incubation.
Avantages de la sonde située à l’intérieur du compartiment d’incubation :
- Réagit rapidement aux fluctuations de concentration en CO2
- Ne présente aucun recoin pouvant mener à une contamination
La sonde doit de ce fait se situer dans le compartiment d’incubation, tout en étant constamment protégée des fortes températures.
Étuves à CO2 pour chaque application
Modèles
Les étuves à CO2 sont disponibles avec différentes dimensions intérieures et extérieures, et avec différentes caractéristiques de températures, d’humidité et de CO2. Vous devez au préalable analyser les applications pour lesquelles l’étuve à CO2 sera utilisée. Dans tous les cas, l’étuve à CO2 doit empêcher de manière fiable les contaminations, maintenir la concentration en CO2 à l’intérieur à un niveau stable et présenter une haute précision de température.
Culture cellulaire et contamination
Les contaminations sont un problème très courant dans le domaine des cultures cellulaires. Pour les éviter, il est indispensable d’adopter une technique de travail stérile et de manipuler les cultures avec précaution. L’étuve à CO2 joue également un rôle important car elle offre des conditions de croissance idéales pour les cultures cellulaires, mais aussi pour de nombreux microbes indésirables. C’est pourquoi toute étuve à CO2 de haute qualité possède plusieurs fonctions permettant d’éviter les contaminations. Pour autant, la décision d’acheter une étuve à CO2 ne peut pas se prendre uniquement sur la base des caractéristiques techniques cumulées. Il convient d’évaluer et de comparer les systèmes complets, en particulier les concepts anticontamination. Dans ce domaine, il apparaît que les systèmes complexes ne sont pas plus sûrs que les systèmes simples. L’appareil doit permettre d’éviter les contaminations de manière fiable, rapide, simple et sans dépenses excessives de consommables.
Vous trouverez de plus amples informations concernant la stérilisation à l’air chaud et d’autres mesures de contrôle de la contamination dans les étuves à CO2 dans notre Livre blanc « Culture cellulaire sans contamination » !
Dans le cas de procédés de cultures complexes ou de milieux de croissance individuels, par exemple dans des conditions d’hypoxie, il est nécessaire d’utiliser des étuves à CO2 avec un contrôle de processus supplémentaire. Elles disposent des fonctions nécessaires pour se distinguer, même pour des tâches d’incubations sensibles.
BINDER – Une qualité qui paie
Les frais courants déterminent la rentabilité de votre décision. Ils se composent de :
- Consommables
- Produits de nettoyage
- Frais de personnel
Un nettoyage simple permet d’économiser du temps et de l’argent : un nettoyage approprié des différentes étuves à CO2 peut prendre plus ou moins de temps, ce qui a un très fort impact sur les frais de personnel dans le cas de plusieurs appareils et d’intervalles de chargement courts.
Les consommables peuvent également être un facteur de coûts déterminant, puisque leur montant peut s’élever à 1 500 € par an chez certains fabricants. Limitez vos frais courants en optant pour une étuve à CO2 qui fonctionne sans consommables.
- Pas de frais liés aux filtres HEPA
- Pas de frais liés aux solutions de peroxyde d’hydrogène
- Pas de frais récurrents pour les lampes UV
Ce n’est qu’en tenant compte des frais courants qu’il sera possible de déterminer si l’acquisition d’un type précis d’appareil sera encore rentable après plusieurs années d’utilisation.
Trouvez l’étuve à CO2 correspondant parfaitement à votre application
Les étuves à CO2 sont des incubateurs à gaz utilisés partout où la croissance cellulaire doit se faire dans des conditions totalement aseptiques. Elles sont souvent utilisées dans la recherche médicale et l’industrie pharmaceutique.
Les étuves à CO2 doivent créer des conditions de croissance optimales pour les cultures cellulaires, tout en réduisant au minimum le risque de contamination. Ces appareils doivent donc être faciles à nettoyer et fonctionner sans condensation. Les autres facteurs importants dont il faut tenir compte lors du choix d’une étuve à CO2 sont la manipulation, le concept de la chambre intérieure, la gestion de l’humidité et le type d’injection de CO2.
Découvrez plus d’informations à ce sujet dans notre guide de l’acheteur, « 6 points à respecter lors de l’achat d’étuves à CO2 ».
BINDER propose un vaste choix d’étuves à CO2 pour tous les types de cultures cellulaires, depuis les applications standard jusqu’aux tâches d’incubation sensibles.