Viabilité, prolifération, mort cellulaire : quel test pour quelle question ?

 

 

Les cellules sont au cœur de nombreuses expériences en biologie. Lorsqu'on les soumet à un traitement ou à une substance, leur état peut être affecté — ce qui rend l'interprétation des résultats plus délicate. Pour y répondre, il existe tout un panel de tests pour évaluer cet état cellulaire, chacun répondant à une question précise.

1. Les cellules sont-elles vivantes ? — La viabilité cellulaire

C'est souvent la première question que l'on se pose. Les tests de viabilité estiment le nombre de cellules vivantes en mesurant des indicateurs proportionnels à leur activité métabolique. Ils permettent ainsi de distinguer une population cellulaire en croissance normale d'une population dont la prolifération a été perturbée par un traitement.

La viabilité est le plus souvent évaluée avec des colorants au tétrazolium (MTT, XTT, WST-1) et des sondes à base de résazurine qui sont réduits en produits colorés ou fluorescents par les déshydrogénases des cellules actives. Économiques et sensibles, ces méthodes nécessitent toutefois 4 à 8 heures d'incubation, ce qui limite leur utilisation à des mesures en temps réel. Les tests bioluminescents contournent cette contrainte en introduisant la sonde au début de l'exposition expérimentale et en permettant des mesures continues en temps réel.

Parmi eux, les tests basés sur l'ATP sont souvent considérés comme la méthode de référence. L'ATP est un biomarqueur de viabilité largement reconnu : maintenu à des niveaux stables dans les cellules saines, il est rapidement dégradé après leur mort. Ces tests de formats homogènes sont rapides, simples à mettre en œuvre et compatibles avec des applications à haut débit.

Il est important de noter que tous ces tests de viabilité peuvent être sujets à des interférences, notamment avec des molécules modulant le métabolisme énergétique, développées en oncologie. Pour contourner ces interférences, il existe d’autres méthodes qui mesurent l’activité d’enzymes protéolytiques et qui peuvent être combinées avec d'autres tests dans la même expérience (multiplexage)

Enfin, il est important de garder à l'esprit que ces tests indiquent combien de cellules sont vivantes, mais pas pourquoi certaines sont mortes. Pour aller plus loin, d'autres tests sont nécessaires.

2. Les cellules se divisent-elles ? — La prolifération

Dans certaines expériences, comme l'étude de la réponse immunitaire ou de la régulation du cycle cellulaire, savoir si les cellules se multiplient est plus informatif que de simplement compter les survivantes.

Pour cela, on peut utiliser des analogues synthétiques de la thymidine (BrdU, EdU), qui s'intègrent dans l'ADN des cellules en cours de réplication. Bien que le format radioactif classique (³H-thymidine) offre la meilleure sensibilité, il a été largement remplacé dans les applications à haut débit par des formats colorimétriques, fluorométriques et chimioluminescents, moins coûteux et générant des déchets moins dangereux.

On peut également s'appuyer sur des biomarqueurs protéiques comme le Ki-67, une protéine nucléaire produite uniquement par les cellules en division et absente des cellules au repos. Sa détection par immunomarquage permet donc d'identifier sans ambiguïté les cellules en prolifération au sein d'une population.

3. Les cellules perdent-elles leur membrane ? — La cytotoxicité

Lorsque les conditions expérimentales deviennent trop sévères, les cellules perdent l'intégrité de leur membrane et meurent, c'est ce que l'on appelle la cytotoxicité. Les tests de cytotoxicité permettent de quantifier ce phénomène et, contrairement aux tests de viabilité, de distinguer les cellules quiescentes (au repos) des cellules réellement mortes.

Ces tests reposent sur deux principes : soit les cellules mortes libèrent passivement leurs enzymes dans le milieu extracellulaire, soit elles deviennent perméables à des sondes qui ne peuvent normalement pas pénétrer dans une cellule vivante.

Parmi les méthodes enzymatiques, la LDH (Lactate Déshydrogénase) est le biomarqueur de référence : abondante, stable et facilement mesurable par fluorescence ou luminescence. D'autres enzymes protéolytiques peuvent également être détectées, avec l'avantage de pouvoir être combinées avec des tests de viabilité ou de caspases dans une même expérience. Ces approches enzymatiques sont particulièrement adaptées lorsque l'on souhaite suivre la mort cellulaire en temps réel.

Les colorants imperméants (qui ne traversent pas la membrane d’une cellule vivante et intacte), bleu trypan, iodure de propidium, cyanines asymétriques, offrent quant à eux une mesure cumulative de toutes les cellules ayant perdu leur intégrité membranaire sur toute la durée de l'expérience.

Le choix entre ces deux approches dépend donc de l'objectif : résolution temporelle de la mort cellulaire, ou bilan global en fin d'expérience.

Au-delà de la perte d'intégrité membranaire, il est parfois nécessaire de comprendre plus précisément comment les cellules meurent — et notamment de distinguer une mort programmée d'une mort accidentelle.

4. Comment les cellules meurent-elles ? — Apoptose ou nécrose

Savoir comment les cellules meurent est tout aussi important que de savoir combien sont mortes. Bien qu'il existe plusieurs types de mort cellulaire programmée, distinguer l'apoptose (mort organisée) de la nécrose (mort non programmée) permet de mieux comprendre le mécanisme d'action d'un composé ou la nature du stress cellulaire.

L'apoptose est caractérisée par l'activation de caspases (en particulier les caspases-3 et -7), des protéases qui constituent des marqueurs fiables de ce type de mort. Elles se mesurent par fluorescence ou bioluminescence, cette dernière offrant une meilleure sensibilité et la possibilité d'être combinée avec des tests de viabilité et de cytotoxicité dans une même expérience.

Les cellules en apoptose subissent un remodelage membranaire qui expose à la surface externe une molécule lipidique, la phosphatidylsérine (PS). Ce signal permet aux cellules immunitaires de les reconnaître et de les éliminer. Détectable grâce à des sondes couplées à l'Annexine V, cette exposition peut être suivie en temps réel sur une période allant jusqu'à 72 heures.

Étant donné que les cellules mourantes perdent l'intégrité de leur membrane quelle que soit la voie de mort, combiner la détection de la PS avec un colorant imperméant permet alors de différencier une apoptose précoce d'une nécrose rapide

 

Comment faire son choix ?

La première étape pour choisir son test est de déterminer le paramètre le plus pertinent à mesurer, en fonction de votre système cellulaire et de vos objectifs de recherche. Une fois celle-ci clairement définie, on peut comparer les méthodes disponibles selon leur coût, leur sensibilité, leur facilité de mise en œuvre et leur compatibilité avec d'autres tests. Il est aussi possible de combiner plusieurs de ces tests dans une même expérience (multiplexage), offrant ainsi une vision plus complète de l'état cellulaire. Le meilleur test n'est pas forcément le plus sophistiqué — c'est celui qui apporte la réponse la plus claire à votre question expérimentale.

En un coup d'œil :

Question posée	Type de test adapté
Combien de cellules survivent ?	Viabilité (ATP, résazurine…)
Les cellules se multiplient-elles ?	Prolifération (BrdU, Ki-67…)
Y a-t-il des cellules mortes ?	Cytotoxicité (LDH, trypan…)
Comment meurent-elles ?	Apoptose / nécrose (caspases, Annexine V…)

Pour en savoir plus, consulter la page internet dédié ICI

Andrew Niles, Chercheur Senior, Promega Corporation — 27 février 2026