Brevet FR2869043A1 — publié le 20051021

s Milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules La présente invention concerne un milieu de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules, d'origine humaine ou animale, ce milieu se présentant sous forme d'une solution comprenant un milieu de base exempt de protéines naturelles d'origine animale ou humaine, les constituants de ce milieu de base incluant des sels essentiellement de calcium, de sodium et de potassium, au moins un acide aminé ou un dérivé d'acide aminé, de préférence des vitamines, et éventuellement au moins un 1s antibiotique. De nombreux milieux de culture permettent aujourd'hui un développement favorable des cellules cultivées en présence de produits biologiques, en particulier de protéines naturelles d'origine animale ou humaine, ajoutés au milieu de culture. A titre de produits biologiques constitués de protéines naturelles d'origine animale ou humaine largement utilisés aujourd'hui dans les milieux de culture, on trouve en particulier le sérum de veau foetal, l'albumine de sérum bovin ou humain, le sérum de vache en oestrus, etc. Ainsi, par exemple, actuellement le milieu le plus souvent utilisé pour la culture embryonnaire in vitro est le SOF (SOF Tervit et al. 1972), un milieu chimiquement défini ou semi-défini à partir de sécrétion d'oviducte de synthèse, supplémenté en acides aminés essentiels et non essentiels, pyruvate, lactate, myo-Inositol, glutamine et citrate en présence de sérum de veau foetal (Holm et al 1999, Vajta et al 1997). Les cultures sont réalisées sous une faible pression en oxygène afin de limiter les réactions d'oxydation. Toutefois, la présence de sérum de veau foetal engendre un certain nombre d'inconvénients. En effet, les produits biologiques, tels que le sérum de veau foetal, présentent de grandes variations quant à la composition de leurs constituants et peuvent incidemment être une source éventuelle de transmission de virus ou d'autres agents pathogènes et même provoquer des altérations métaboliques au cours du développement embryonnaire foetal. En outre, le sérum de veau et foetal présente de nombreuses inclusions lipidiques qui rendent par exemple plus difficile la congélation. On est donc aujourd'hui à la recherche, pour toutes les cellules ou embryons dont le développement ne peut s'effectuer en l'absence de telles protéines naturelles d'origine animale ou humaine, de milieux dont la composition pourrait être entièrement synthétique pour écarter tous les inconvénients mentionnés la ci-dessus. Un but de la présente invention est donc de proposer un milieu de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert de cellules ou d'embryons, d'origine humaine ou animale, dont la conception permet la réalisation d'un milieu synthétique exempt de protéines naturelles d'origine animale ou humaine. A cet effet, l'invention a pour objet un milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules d'origine humaine ou animale, ce milieu se présentant sous forme d'une solution comprenant un milieu de base exempt de protéines naturelles d'origine animale ou humaine, les constituants de base de ce milieu de base incluant des sels essentiellement de calcium, de sodium et de potassium, au moins un acide aminé ou un dérivé d'acide aminé, de préférence des vitamines, et éventuellement au moins un antibiotique, caractérisé en ce que ledit milieu contient, en sus du milieu de base, au moins un succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine, ce succédané à base de molécules recombinantes étant constitué par la combinaison du TGF (31 (Transforming growth factor pl) et de l'IGF-1 (Insulin like growth factor I), avec au moins un facteur de croissance ou cytokine choisi dans le groupe constitué par le LIF (Leukemia inhibitory factor), le GM-CSF (Granulocyte macrophage colony stimulating factor) et le bFGF (fibroblast growth factor basique). L'invention a encore pour objet une utilisation de la combinaison du TGF (31 recombinant, de l'IGF-1 recombinant et d'au moins un facteur de croissance ou cytokine recombinant choisi dans le groupe constitué par le LIF, le GM-CSF et le bFGF en tant que substitut de protéines naturelles d'origine animale ou humaines telles que le sérum de veau foetal dans la fabrication de milieu de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules, d'origine humaine ou animale. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente, sous forme d'un tableau comparatif, les résultats exprimés en termes de blastocystes éclos et de blastocystes totaux après 9 jours de culture dans des milieux de composition différente; la figure 2 représente, sous forme de graphique, l'effet de l'association IGF-I, TGF 31, GM-CSF, bFGF et LIF sur le temps de culture et le rendement en blastocystes entre le sixième et le neuvième jour après la fécondation; la figure 3 représente, sous forme de graphique, le nombre de cellules de la masse cellulaire interne (MCI) et du trophoblaste (tropho) des blastocystes produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour en présence d'IGF-I, TGF 131, GM-CSF, bFGF et LIF; la figure 4 représente, sous forme d'un tableau, l'incidence du TGF 31 recombinant en présence ou absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation; la figure 5 représente, sous forme d'un tableau, l'incidence de l'IGF-1 recombinant en présence ou absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation; la figure 6 représente, sous forme d'un tableau, l'incidence du LIF recombinant en présence ou absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation; la figure 7 représente, sous forme d'un tableau, l'incidence du GMCSF recombinant en présence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation et la figure 8 représente, sous forme d'un tableau, l'incidence du bFGF recombinant en présence ou absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Comme mentionné ci-dessus, le milieu de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules, objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à être appliqué à des embryons ou à des cellules, d'origine humaine ou animale. Dans ce qui suit, ce milieu de culture sera plus particulièrement décrit dans le cas d'une application à la culture de zygotes de bovins en vue de l'obtention de blastocystes. Toutefois, toute autre application à des cellules ou embryons nécessitant jusqu'à aujourd'hui la présence de protéines naturelles d'origine animale ou humaine dans le milieu de culture pour leur développement peut être envisagée de manière équivalente. Ce milieu se présente sous forme d'une solution comprenant un milieu de base exempt de protéines naturelles d'origine animale ou humaine. Ce milieu de base inclut des sels essentiellement de calcium, de sodium et de potassium, au moins un acide aminé ou un dérivé d'acide aminé, de préférence des vitamines, et éventuellement au moins un antibiotique. Ainsi, ce milieu de base, qui sera par la suite appelé SOF, peut être obtenu par mélange d'au moins cinq 30 solutions, la première solution présentant, pour un litre de solution aqueuse, la composition suivante: NaCl (g) KH2PO4 (g) KCI MgSO47H2O Na Lactate (mL) H2O io la deuxième solution présentant, pour un litre de solution aqueuse, la composition suivante: 15 - 30 g/L NaHCO3(g) Rouge de phénol 0,05 - 0,2 gIL la troisième solution présentant pour un litre de solution aqueuse, la composition suivante: Na pyruvate (g) 6 - 10 gIL la quatrième solution présentant pour un litre de solution aqueuse, la 20 composition suivante: CaCl22H2O(g) 20 - 30 g/L la cinquième solution, correspondant au milieu de base, présentant la composition telle que suit: H2O (g) Natrium-tricitrate (g) Myo-inositol (g) Première solution (mL) Deuxième solution (mL) Troisième solution (mL) Quatrième solution (mL) BME 50x (mL) MEM 100x (mL) Glutamine 200 mM (mL) - 80 g/L 0,5 - 2,5 g/L 4-6g/L 1 - 3 g/L 5-7mLJL 0,05 0,2 g/L 0,4 0,6 g/L % en volume 10 % en volume 1 % en volume 1 % en volume 20 40 mL/L 5 20 mL/L 0,5 2 mL/L Gentamycine (mL) 4 6 mL/L le milieu BME ayant une composition exprimée en g/L telle que suit: L-Arginine-HCI L-Cystine L- Histidine L-Isoleucine L-Leucine L-Lysine-HCI L-Methionine L- Phénylalanine L-Threonine L-Tryptophane L-Tyrosine L-Valine 1,05 g/L 0,6 gIL 0,4 gIL 1,3 gIL 1,3 gIL 1,849 g/L 0,375 g/L 0,825 g/L 1, 2 g/L 0,2 g/L 0,9 g/L 1,175 g/L 20 25 tandis que le milieu MEM 100x a une composition exprimée en g/L telle que suit: L-Alanine 0,89 gIL L- Asparagine-H20 1,5 g/L Acide L-Aspartique 1,33 g/L Acide L-Glutamique 1, 47 g/L Glycine 0,75 g/L L-Proline 1,15 g/L L-Sérine 1,05 g/L Ce milieu contient, en sus du milieu de base, au moins un succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine. Ce succédané est constitué par la combinaison du TGF (31 (Transforming growth factor B) et de l'IGF-1 (Insulin like growth factor I), avec au moins un facteur de croissance ou cytokine choisi dans le groupe constitué par le LIF (Leukemia inhibitory factor), le GM-CSF (Granulocyte macrophage colony stimulating factor) et le bFGF (fibroblast growth factor basique), tous les facteurs de croissance ou cytokines mentionnés ci-dessus étant présents dans le milieu sous forme de molécules recombinantes. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le milieu comprend un succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine constitué au moins par la combinaison du TGF [i1, de l'IGF-1 et du LIF présentes sous forme de molécules recombinantes. Dans un second mode de réalisation préféré de l'invention, le succédané est constitué par la combinaison du TGF [31 et de l'IGF-1 avec au moins deux lo facteurs de croissance ou cytokine choisis dans le groupe constitué par le LIF, le GM-CSF et le bFGF présentes sous forme de molécules recombinantes. Le succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine peut, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, être constitué par la combinaison de molécules recombinantes comprenant le TGF [31, l'IGF-I, le LIF, le GM-CSF, le bFGF et l'IGF-II. Dans ce succédané, les facteurs de croissance ou cytokine recombinants sont présents chacun dans le milieu à une concentration comprise dans la plage [10 - 100] ng/mL, de préférence voisine de 50 ng/mL. Il peut être en outre prévu, en fonction de la destination de cryopréservation d'embryons ou de cellules, d'ajouter à ce milieu de culture un agent cryoprotecteur choisi de préférence dans le groupe constitué par l'éthylène glycol 0,15 M, le glycérol 0,1 M et le propylène glycol 0,15 M. La combinaison de l'IGF-I, de TGF R1, du GM-CSF, du bFGF et de LIF à 50 ng/mL dans un milieu de base SOF, tel que décrit ci-dessus, montre un effet bénéfique sur le développement des embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Grâce à cette combinaison, des résultats similaires à ceux obtenus en présence de sérum de veau foetal (SVF) à une concentration de 10 % sont observés. Ce milieu, constitué de SOF combiné avec de l'IGF-I, TGF [31, GM-CSF, bFGF et LIF à 50 ng/mL sera appelé MI pour milieu de l'invention dans ce qui suit. Ce milieu MI contient en outre de l'IGF-II dont la présence s'avère non déterminante pour l'obtention d'un effet équivalent à celui obtenu en présence de protéines naturelles d'origine animale ou humaine. Pour montrer cet effet bénéfique, trois protocoles ont été testés. Le premier s protocole consiste à utiliser un milieu de culture MI, tel que mentionné ci-dessus. Le deuxième protocole consiste à utiliser un milieu de culture comprenant le milieu de base SOF+ 10 % de sérum de veau foetal (SVF). Le troisième protocole consiste à utiliser le milieu de base SOF seul en tant que témoin. Les résultats obtenus ont montré que l'utilisation du milieu de culture MI so avec sa combinaison de cytokines et de facteurs de croissance, tels que décrits ci-dessus permet d'obtenir, en terme de rendement en blastocystes, en particulier en blastocystes éclos, des résultats équivalents, voire supérieurs à l'utilisation d'un milieu de base supplémenté avec 10 % de sérum de veau foetal. Le rendement est significativement supérieur au rendement obtenu avec l'utilisation du milieu de base SOF seul. On constate par ailleurs, comme l'illustre la figure 1, que le rendement en blastocystes éclos après 9 jours de culture dans le cadre du protocole MI est significativement supérieur aux deux autres protocoles. Ces résultats montrent que la combinaison de cytokine et de facteurs de croissance avec le milieu de base SOF améliore clairement le potentiel de développement des embryons. Comme l'illustre la figure 2, les résultats montrent qu'à J 6, J 7 et J 8, le protocole améliore la production de blastocystes par rapport aux deux autres protocoles, ce qui explique son résultat significativement supérieur sur le nombre de blastocystes totaux à J 9. Quant à la proportion des blastocystes éclos, particulièrement à J 8, le protocole MI donne de meilleurs résultats par rapport aux deux autres protocoles. Par ailleurs, les effets de ce milieu de culture sur la qualité de l'embryon produit ont également été testés. Pour ce faire, il est procédé à un comptage des cellules de la masse cellulaire interne (CMI) et du trophoblaste (TROPHO) des embryons produits in vitro et cultivés dans le milieu. A nouveau, trois protocoles ont été suivis, à savoir un premier protocole utilisant le milieu MI, un deuxième protocole utilisant le milieu de base SOF supplémenté avec 10 % de sérum de veau foetal (SVF) et un troisième protocole utilisant le milieu de base (SOF) seul. Les résultats obtenus et représentés à la figure 3 montrent que les embryons cultivés dans les milieux MI et milieu de base + 10 % de sérum de veau foetal ont significativement plus de cellules que les embryons cultivés en milieu de base SOF seul. lo Par ailleurs, le milieu MI, objet de l'invention, semble fournir de meilleurs résultats que le milieu de base supplémenté avec 10 % de sérum de veau foetal. En conclusion, les résultats obtenus montrent que le milieu synthétique MI décrit ci-dessus, constitué du milieu de base SOF et des facteurs de croissance et des cytokines recombinant IGF-I, TGF [31, GM-CSF, bFGF et LIF améliore clairement le potentiel de développement des embryons produits in vitro par rapport au milieu de base SOF. La présence de ces facteurs de croissance et cytokines astucieusement combinés dans le milieu de culture de base SOF favorise l'augmentation du nombre de cellules de la masse cellulaire interne et du trophoblaste et en conséquence améliore le taux d'éclosion des blastocystes. Les résultats obtenus montrent que la combinaison des facteurs de croissance et des cytokines décrite ci-dessus peut être utilisée en tant que substitut du sérum de veau foetal en fournissant des résultats similaires voire meilleurs. II doit être noté que des résultats similaires mais légèrement moins bons pourraient être obtenus avec un milieu MI2 constitué de SOF, TGF R1, IG FI et du LIF. Les mêmes conclusions s'appliquent pour un milieu MI 3 constitué de SOF, 30 TGF j31, IG FI, bFGF ou pour un milieu MI 4 constitué de SOF, TGF (31, IGF I, GM-CSF. A l'inverse, on constate que chaque cytokine ou facteur de croissance pris isolément ne permet pas d'obtenir un effet équivalent au sérum de veau foetal (SVF) à une concentration de 5 à10 %. Ainsi, le tableau représenté à la figure 4 montre l'incidence du TGF R1 recombinant en présence ou en absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le s développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Le tableau représenté à la figure 5 représente l'incidence de l'IGF-1 recombinant en présence ou en absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Le tableau représenté à la figure 6 illustre quant à lui l'incidence du LIF recombinant en présence ou en absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le 1s développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. De la même manière, le tableau représenté à la figure 7 montre l'incidence du GM-CSF recombinant en présence ou en absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Le tableau représenté à la figure 8 illustre quant à lui l'incidence du bFGF recombinant en présence ou en absence de SVF (sérum de veau foetal), sur le développement d'embryons produits in vitro et cultivés jusqu'au neuvième jour après la fécondation. Rien ne prouvait à partir des résultats obtenus dans les figures 4 à 8, qu'une combinaison de ces facteurs de croissance ou cytokines pouvait fournir les résultats montrés aux figures 1 à 3. Par ailleurs, l'état de la technique ne suggérait pas les résultats des effets des GM-CSF et bFGF (sans SVF) des figures 7 et 8 ni l'ampleur des résultats obtenus avec le TGF(31, l'IGF-1 et le LIF exempts de SVF des figures 4,5,6. REVENDICATIONS 1. Milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules d'origine humaine ou animale, ce milieu se présentant sous forme d'une solution comprenant un milieu de base exempt de protéines naturelles d'origine animale ou humaine, les constituants de base de ce milieu de base incluant des sels essentiellement de calcium, de sodium et de potassium, au moins un acide aminé ou un dérivé d'acide aminé, de préférence des vitamines, et éventuellement au moins un antibiotique, ro caractérisé en ce que ledit milieu contient, en sus du milieu de base, au moins un succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine, ce succédané à base de molécules recombinantes étant constitué par la combinaison du TGF (31 (Transforming growth factor (31) et de l'IGF-I (Insulin like growth factor I), avec au moins un facteur de croissance ou cytokine choisi dans le groupe constitué par le LIF (Leukemia inhibitory factor), le GM-CSF (Granulocyte macrophage colony stimulating factor) et le bFGF (fibroblast growth factor basique). 2. Milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules selon la revendication 1, caractérisé en ce que le succédané est constitué par la combinaison du TGF (31 et de l'IGF-1 avec au moins deux facteurs de croissance ou cytokines choisis dans le groupe constitué par le LIF, le GM-CSF et le bFGF. 3. Milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules selon la revendication 1, caractérisé en ce que le succédané aux protéines naturelles d'origine animale ou humaine est constitué au moins par la combinaison du TGF X31, de l'IGF-1 et du LIF. 4. Milieu synthétique de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient en outre de l'IGF2. 5. Milieu de culture selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les facteurs de croissance ou cytokines sont présents s chacun dans le milieu à une concentration comprise dans la plage [10 - 100] nglmL, de préférence voisine de 50 nglmL. 6. Milieu de culture selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le milieu de base est obtenu par mélange d'au moins 10 cinq solutions, la première solution présentant, pour un litre de solution aqueuse, la composition suivante: la deuxième solution présentant, pour un litre de solution aqueuse, la 20 composition suivante: NaHCO3(g) 15 gIL Rouge de phénol 0,05 - 0,2 gIL la troisième solution présentant pour un litre de solution aqueuse, la 25 composition suivante: Na pyruvate (g) 6 - 10 g/L la quatrième solution présentant pour un litre de solution aqueuse, la composition suivante: CaCl22H2O(g) 20 - 30 gIL la cinquième solution, correspondant au milieu de base, présentant la composition telle que suit: NaCI (g) 40 - 80 g/L KH2PO4 (g) 0,5 - 2,5 gIL KCI 4 - 6 gIL MgSO47H2O 1 - 3 g/L Na Lactate (mL) 5 - 7 mL/L H2O s H20 (g) Natrium-tri-citrate (g) Myo-inositol (g) Première solution (mL) Deuxième solution (mL) Troisième solution (mL) Quatrième solution (mL) BME 50x (mL) MEM 100x (mL) Glutamine 200 mM (mL) Gentamycine (mL) le milieu BME ayant une composition exprimée en g/L telle que suit: 0,05 0,2 g/L 0,4 0,6 g/L % en volume 10 % en volume 1 % en volume 1 % en volume 20 40 mL/L 20 mL/L 0,5 2 mL/L 4 6 mL/L L-Arginine-HCI L-Cystine L-Histidine LIsoleucine L-Leucine L-Lysine-HCI L-Methionine L-Phénylalanine LThreonine L-Tryptophane L-Tyrosine L-Valine 1,05 g/L 0,6 g/L 0,4 g/L 1,3 g/L 1,3 g/L 1,849 g/L 0,375 g/L 0,825 g/L 1, 2 g/L 0,2 g/L 0,9 g/L 1,175 g/L tandis que le milieu MEM 100x a une composition exprimée en g/L telle que suit: L-Alanine L-Asparagine-H20 Acide L-Aspartique Acide L-Glutamique Glycine L-Proline 0,89 g/L 1,5 g/L 1,33 g/L 1,47 g/L 0,75 g/L 1,15 g/L L-Sérine 1,05 g/L 7. Milieu de culture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le milieu de base comprend en outre au moins un agent s cryoprotecteur choisi de préférence dans le groupe constitué par l'éthylène glycol 0,15 M, le glycérol 0,1 M et le propylène glycol 0,15 M. 8. Utilisation de la combinaison du TGF R1 recombinant, de l'IGF-1 recombinant et d'au moins un facteur de croissance ou cytokine recombinant choisi dans le groupe constitué par le LIF, le GM-CSF et le bFGF en tant que substitut de protéines naturelles d'origine animale ou humaines telles que le sérum de veau foetal dans la fabrication de milieu de culture et/ou de congélation et/ou de conservation et/ou de transfert d'embryons ou de cellules, d'origine humaine ou animale.