La boîte de Pétri existe depuis plus de dix ans et pourtant, ces simples outils de culture cellulaire restent un élément permanent dans de nombreux laboratoires du monde entier. Ces boîtes à couvercle cylindriques peu profondes, en verre ou en plastique, sont le plus souvent utilisées par les biologistes pour fabriquer des plaques de gélose sur lesquelles les bactéries peuvent être cultivées. Elles sont également utiles pour examiner l’efficacité des médicaments antibiotiques en cours de développement.
Pour fabriquer une plaque d’agar, une boîte de Pétri doit être partiellement remplie d’un liquide chaud contenant de l’agar et un mélange d’ingrédients pouvant inclure des nutriments, du sang, des sels, des glucides, des colorants, des indicateurs, des acides aminés ou des antibiotiques. Une fois que la gélose a refroidi et s’est solidifiée, la boîte est prête à être inoculée avec un échantillon. Les cultures de virus ou de phages nécessitent une inoculation en deux étapes.
Les boîtes de Petri doivent être incubées à l’envers pour diminuer les risques de contamination par les particules en suspension dans l’air qui se posent dessus et pour éviter l’accumulation de condensation d’eau qui pourrait perturber ou compromettre une culture. Mis à part cela, elles sont assez simples à utiliser et sont maintenant plus couramment fabriquées en plastique jetable qu’en verre, de sorte qu’elles peuvent être jetées après chaque utilisation.
Bien que la boîte de Petri n’ait pas subi de changement significatif depuis son invention il y a plus de 130 ans, elle est associée à certaines des plus grandes découvertes médicales de l’histoire récente. De l’identification des bactéries de la peste à la découverte de la pénicilline en passant par la culture d’organes, la chronologie de la boîte de Pétri est loin d’être aussi simple que sa conception.
Invention – 1887
La boîte de Petri doit son nom au bactériologiste allemand Julius Richard Petri. Petri travaillait comme médecin militaire pour l’armée allemande et a été affecté à un laboratoire de l’Office impérial de la santé de Berlin en 1887. Un scientifique appelé Robert Koch dirigeait le laboratoire et cherchait une technique de culture pure fiable pour cultiver beaucoup de bactéries.
Beaucoup des méthodes antérieures de croissance des bactéries étaient ouvertes à l’air, ce qui entraînait une contamination croisée. S’appuyant sur des méthodes telles que la technique de la cloche sur une plaque de verre, Petri a inventé une boîte de culture très similaire à celle que nous connaissons aujourd’hui. Il a donné son nom à l’invention et a ensuite écrit un article de 300 mots sur la façon d’utiliser le plat.
Identification des bactéries de la peste – 1894
Lors d’une autre épidémie de peste en 1894 en Asie, un bactériologiste franco-suisse appelé Alexandre Yersin a découvert que la bactérie Yersinia pestis était responsable de l’affection. Yersin a utilisé la technique des postulats de Koch pour cultiver la bactérie sur une boîte de Pétri. Il a également identifié quels milieux de culture optimisaient le développement du bacille, permettant ainsi aux scientifiques de reproduire les mêmes conditions dans leur laboratoire et d’étudier le micro-organisme.
Découverte de la pénicilline – 1928
L’une des plus célèbres découvertes pharmaceutiques à laquelle on peut attribuer la boîte de Pétri est peut-être celle de la pénicilline. Au retour de vacances, le 3 septembre 1928, Alexander Fleming, professeur de bactériologie à l’hôpital St Mary de Londres, commence à trier ses boîtes de Pétri, qui contiennent des colonies de staphylocoques. Le staphylocoque est la bactérie responsable de furoncles, de maux de gorge et d’abcès, par exemple.
Fleming a remarqué quelque chose d’inhabituel sur l’une de ses boîtes de Pétri, car elle était parsemée de colonies, sauf dans une zone où une tache de moisissure se développait. La zone immédiatement autour de la moisissure, qui a été identifiée plus tard comme une souche rare de Penicillium notatum, était claire, et Fleming a alors conclu que le « jus de moisissure » était capable de tuer les bactéries.
Les assistants de Fleming, Stuart Craddock et Frederick Ridley, ont ensuite pu isoler de la pénicilline pure à partir du soi-disant jus de moisissure.
La boîte de Pétri intelligente – 2011
En 2011, des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) ont transformé la façon dont les cultures cellulaires sont imagées en créant une plateforme synthétique qu’ils ont appelée boîte de Pétri « intelligente » ou ePetri. L’ePetri a été conçu pour supprimer le besoin de microscopes encombrants et réduire considérablement le temps de travail humain, tout en améliorant la façon dont la croissance de la culture peut être enregistrée. Une petite caméra placée dans la boîte peut envoyer les données de la boîte ePetri et les transférer à un ordinateur situé à l’extérieur de l’incubateur par une connexion par câble. On dit que cela permet de gagner du temps et de réduire les risques de contamination.
Culture de tissu cérébral – 2017
Les boîtes ePetri ont aidé avec succès les scientifiques de l’Université du Luxembourg dans leurs tentatives de transformer des cellules souches humaines en cultures de type cérébral qui se comportent de manière très similaire aux cellules du mésencéphale humain. La recherche a été menée en 2011 et a impliqué la culture de cellules souches, dérivées d’échantillons de peau humaine, sur des boîtes de Pétri.
Comme le cerveau est l’organe humain le plus complexe et que la recherche qui l’entoure fait face à de nombreuses implications éthiques, il peut être extrêmement difficile de mener des expériences sur celui-ci. Les cultures de tissus cérébraux en 3D peuvent désormais permettre aux scientifiques d’étudier les causes et de tester des traitements pour les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson.
Cultiver des organes – 2018
Plus récemment, la médecine régénérative a progressé rapidement et la boîte de Pétri a joué un rôle dans la culture de greffes de peau et d’organoïdes. Les organoïdes sont particulièrement importants pour l’industrie pharmaceutique, car l’impact des médicaments peut être observé sur des organes individuels et ils annulent le besoin de tests sur les animaux.
En mai 2018, des scientifiques de l’Université d’État de l’Oregon ont confirmé que les progrès de la recherche sur les cellules souches signifient que des lignées cellulaires entières ou des organes humains entiers pourraient être cultivés dans des boîtes de Pétri très bientôt.
En juillet 2018, des bioingénieurs de l’Université de Harvard aux États-Unis ont développé un modèle 3D du ventricule gauche du cœur humain afin de pouvoir mener des recherches sur les maladies cardiaques et étudier les effets d’une crise cardiaque dans une boîte de Pétri.
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