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Fractionnement cellulaire

Le fractionnement cellulaire est une technique d'isolement, ou purification, d'organites en préservant leurs fonctions individuelles[1]. Sous ses premiÚres formes, elle a été mise au point pour démontrer la localisation cellulaire de processus biochimiques. Le fractionnement cellulaire permet aux chercheurs de préparer des organites spécifiques en volume et d'identifier leurs fonctions, une tùche beaucoup plus difficile avec des cellules intactes[2].

Homogénéisation

La premiÚre étape de fractionnement est une lyse (rupture de la membrane cellulaire), de sorte que les organites soient libérés[2]. Ceci est fait dans des conditions qui minimisent les dommages aux organites liés à la membrane[3]. Les mécanismes d'homogénéisation sont variés : exposition aux ultrasons (sonication) ; traitement avec un mélangeur à grande vitesse ; broyage dans un homogénéisateur[3] ; changements de pression ; choc osmotique ; congélation et décongélation ; etc. Généralement, il est nécessaire de veiller, au moyen d'un microscopie à contraste de phase, qu'il n'y a pas rupture des organites ni désorganisation des structures cytoplasmiques[3].

La suspension résultante (homogénat ou extrait) contient les grandes et petites molécules circulant dans le cytosol, ainsi que tous les organites liés à la membrane[2]. Les échantillons sont ensuite réfrigérés pour éviter qu'ils se dégradent.

Filtration

L'intĂ©rĂȘt d'une filtration dĂ©pend de l'origine des cellules. Par exemple, dans le cas de tissus animaux, il est gĂ©nĂ©ralement nĂ©cessaire de filtrer l'homogĂ©nat afin de sĂ©parer de gros fragments de cellules ou de tissus des organites, tels que le tissu conjonctif[4] - [5]. Ainsi, Ă  partir de l'homogĂ©nat brut, les rĂ©sidus cellulaires et les fragments de tissu conjonctif sont Ă©liminĂ©s.

Ultracentrifugation

Fractions d'organites de cellules végétales séparées par ultracentrifugation en gradient de densité de saccharose.

Une fois les cellules brisĂ©es, la suspension peut ĂȘtre sĂ©parĂ©e en ses principaux composants en utilisant une des deux procĂ©dures d'ultracentrifugation suivantes.

Ultracentrifugation différentielle

L'ultracentrifugation diffĂ©rentielle consiste en une sĂ©rie d'ultracentrifugations Ă  des vitesses croissantes qui sĂ©parent les composants en fonction de leur vitesse de sĂ©dimentation. Les particules les plus lourdes et les plus denses se dĂ©posent au fond du tube, formant le culot, Ă  un rythme dĂ©pendant de leur taille et de leur densitĂ©[6]. Le surnageant est ensuite recueilli et soumis Ă  une ultracentrifugation supplĂ©mentaire, cette fois Ă  une vitesse plus Ă©levĂ©e. Le processus peut ĂȘtre rĂ©pĂ©tĂ© plusieurs fois en fonction du type de cellule et des structures Ă  isoler[3].

Ultracentrifugation en gradient de densité

L'ultracentrifugation en gradient de densitĂ© est basĂ©e sur la sĂ©dimentation des composants cellulaires dans un gradient de densitĂ©[2], composĂ© de solutions de densitĂ©s diffĂ©rentes (saccharose, ficoll, etc.). Le tube est mis en rotation pendant une pĂ©riode assez longue pour permettre Ă  chaque Ă©lĂ©ment de migrer vers le liquide oĂč il trouve une position d'Ă©quilibre par Ă©galitĂ© des densitĂ©s. Par consĂ©quent, dans ce processus, seule la densitĂ© dĂ©termine la sĂ©paration et non la taille et la forme des particules[3]. AprĂšs ultracentrifugation, les fractions peuvent ĂȘtre collectĂ©es individuellement pour une analyse complĂ©mentaire et la dĂ©termination de l'efficacitĂ© de sĂ©paration.

L'ultracentrifugation en gradient de densitĂ© peut ĂȘtre subdivisĂ©e en deux types principaux : la sĂ©paration zonale et la sĂ©paration isopicyclique. La principale diffĂ©rence entre les deux est que, en sĂ©paration isopicyclique, un gradient de densitĂ© Ă©levĂ©e est utilisĂ© et les cellules ne sont sĂ©parĂ©es que par des diffĂ©rences de densitĂ©. En sĂ©paration zonale, un gradient de densitĂ© plus faible est utilisĂ© et les cellules sont principalement sĂ©parĂ©es par des diffĂ©rences de taille[7].

Références

  1. B Alberts et A Johnson, « Fractionation of Cells », Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
  2. Alberts, B; et al. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. [S.l.]: Artmed Editora. (ISBN 978-85-8271-406-5)
  3. Souza, Wanderley de; Cunha-e-Silva, Narcisa Leal da (2003). «Cell fractionation of parasitic protozoa: a review». MemĂłrias do Instituto Oswaldo Cruz (2): 151–170. ISSN 0074-0276
  4. Work, T. S.; Work, E., eds. (1979). «Chapter 2 Methods of cell breakage: assessing their suitability and efficacy». Elsevier: 11–44.
  5. Ramakrishnan, S. (2004). Textbook of Medical Biochemistry [S.l.]: Orient Blackswan
  6. «FRACCIONAMENTO CELULAR». materiais.dbio.uevora.pt.
  7. Burdon, R. H.; Knippenberg, P. H. van; Sharpe, Paul T, eds. (1988). «Chapter 3: Centrifugation». Elsevier. Methods of Cell Separation : 18–69.
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