La transformation et la transfection sont des techniques essentielles pour introduire de l’ADN étranger dans les cellules. Elles sont le fondement de la production de protéines recombinantes, de la thérapie génique, de la génomique fonctionnelle et de la biologie synthétique.

Transformation Bactérienne

La transformation est l’absorption d’ADN exogène par les cellules bactériennes. La plupart des souches de laboratoire d’Escherichia coli ne sont pas naturellement compétentes et doivent être rendues artificiellement compétentes.

La transformation chimique utilise un traitement au chlorure de calcium (CaCl₂) pour rendre la membrane cellulaire bactérienne perméable à l’ADN. Les cellules sont incubées sur glace avec l’ADN, soumises à un choc thermique à 42 °C pendant 45–90 secondes, puis remises sur glace. Une courte période de croissance dans un milieu non sélectif permet l’expression du marqueur de résistance aux antibiotiques avant l’étalement sur gélose sélective. La transformation chimique produit généralement 10⁶–10⁸ unités formant colonies par microgramme d’ADN plasmidique.

Les cellules électrocompétentes sont préparées en lavant des bactéries en phase logarithmique dans du glycérol 10 % froid pour éliminer les ions. Une brève impulsion à haute tension (1,5–2,5 kV) perméabilise transitoirement la membrane cellulaire, permettant l’entrée de l’ADN. L’électroporation produit 10⁹–10¹⁰ UFC/µg pour les petits plasmides et fonctionne avec les produits de ligation et les constructions plus grandes.

Transfection de Cellules Eucaryotes

La transfection introduit de l’ADN dans des cellules de mammifères ou d’insectes. Le terme la distingue de la transformation, qui se réfère à l’absorption bactérienne.

• Transfection lipidique : les lipides cationiques forment des liposomes qui encapsulent l’ADN et fusionnent avec la membrane cellulaire. Cette méthode est efficace pour la plupart des lignées cellulaires adhérentes (HeLa, HEK 293) mais est toxique pour certaines cellules primaires.
• Co-précipitation au phosphate de calcium : l’ADN forme un précipité avec le phosphate de calcium qui se dépose sur les cellules et est absorbé par endocytose. Elle est peu coûteuse mais moins efficace et nécessite un contrôle précis du pH.
• Électroporation : comme pour les bactéries, une brève impulsion électrique perméabilise la membrane. Elle fonctionne pour les cellules difficiles à transfecter (cellules primaires, cellules en suspension) mais provoque une mort cellulaire significative.
• Transduction virale : utilisation de lentivirus, rétrovirus ou virus adéno-associé (AAV) modifiés pour délivrer du matériel génétique. C’est la méthode la plus efficace pour les cellules primaires et pour l’intégration stable dans le génome.

Transfection Stable vs. Transitoire

La transfection transitoire produit une expression pendant 2–7 jours car le plasmide reste épisomal. La transfection stable utilise un marqueur de sélection (par exemple, puromycine, G418, hygromycine) pour sélectionner les cellules qui ont intégré l’ADN dans leur génome, produisant des lignées cellulaires permanentes.