La transfection est le processus d’introduction d’acides nucléiques dans des cellules de mammifères ou d’insectes. Contrairement à la transformation bactérienne, qui fait référence à l’absorption bactérienne d’ADN, la transfection décrit spécifiquement le transfert dans des cellules eucaryotes.
Transfection par Lipides
Les réactifs lipidiques cationiques (Lipofectamine, FuGENE, jetPEI) forment des liposomes qui encapsulent l’ADN chargé négativement. Les liposomes chargés positivement fusionnent avec la membrane cellulaire chargée négativement, libérant l’ADN dans le cytoplasme.
Le rapport lipide/ADN est critique. La plupart des réactifs nécessitent une optimisation dans une plage de 2–4 µL de lipide par µg d’ADN. L’efficacité de transfection dépend du type cellulaire — HEK 293 et HeLa sont hautement transfectables ; les cellules primaires et en suspension sont plus difficiles. Le sérum dans le milieu peut inhiber certains réactifs lipidiques. La plupart des protocoles recommandent de transfecter dans un milieu à sérum réduit (Opti-MEM) et de remplacer par un milieu complet 4–6 heures plus tard.
Co-Précipitation au Phosphate de Calcium
L’ADN est mélangé avec du CaCl₂ et ajouté goutte à goutte à une solution tamponnée au phosphate, formant un précipité fin de complexes phosphate de calcium-ADN. Le précipité se dépose sur les cellules et est internalisé par endocytose.
Cette méthode est très économique mais sensible au pH. Le pH optimal (généralement 6,95–7,05) doit être déterminé empiriquement pour chaque type cellulaire. Le précipité doit être fin et uniforme — les gros agrégats réduisent l’efficacité et augmentent la toxicité. Le phosphate de calcium fonctionne bien pour les lignées cellulaires adhérentes mais mal pour les cellules primaires et en suspension.
Électroporation
Une brève impulsion haute tension (100–300 V, 1–25 ms) crée des pores transitoires dans la membrane cellulaire à travers lesquels l’ADN pénètre. L’électroporation fonctionne pour presque tous les types cellulaires, y compris les cellules primaires, souches et en suspension qui résistent aux méthodes chimiques.
Les systèmes d’électroporation commerciaux (Neon, Nucleofector, Gene Pulser) utilisent des paramètres d’impulsion optimisés et des solutions propriétaires pour atteindre une efficacité de 70–90% dans les cellules difficiles à transfecter. L’inconvénient est une mort cellulaire significative (20–50%), et une optimisation minutieuse de la densité cellulaire, de la quantité d’ADN et des paramètres d’impulsion est nécessaire.
Transduction Virale
Les virus recombinants délivrent du matériel génétique avec une haute efficacité à une large gamme de types cellulaires. Les systèmes vectoriels les plus courants :
- Lentivirus : infecte les cellules en division et non en division et s’intègre dans le génome, permettant une expression stable à long terme. La capacité d’encapsidation est d’environ 8 kb.
- Rétrovirus : infecte uniquement les cellules en division. Utilisé pour l’expression stable dans les cellules à prolifération rapide.
- Virus adéno-associés (AAV) : non intégratif, faible immunogénicité, bon pour l’application in vivo. Capacité d’encapsidation ~4,5 kb.
- Adénovirus : haut titre, infecte de nombreux types cellulaires, mais déclenche une réponse immunitaire. Utilisé pour l’expression transitoire de haut niveau.
Transfection Stable vs. Transitoire
Transfection transitoire : l’ADN reste épisomique et est dilué par division cellulaire. L’expression maximale est atteinte à 24–48 heures et dure 2–7 jours. Utilisée pour les expériences à court terme, les tests rapporteurs et la production de protéines.
Transfection stable : un marqueur sélectionnable (résistance à la puromycine, G418/hygromycine) est co-transfecté, et les cellules qui intègrent l’ADN dans leur génome sont sélectionnées sur 7–14 jours. La lignée cellulaire stable résultante maintient l’expression indéfiniment.
