Octobre 2003 - n°81

INCUBATEURS A CO2 : Influence du procédé de mesure du CO2 sur le processus de culture

par le Dr. Distler
Contact : Angélique Naud de Binder GmbH

Une nette tendance est décelable dans le développement de la technique de mesure du CO2 pour les incubateurs de cultures cellulaires : le processus de conduction de chaleur de la première génération est successivement remplacé par le principe d’adsorption d’infrarouges (IR) plus dynamique et plus précis.

Quelles en sont les causes ? Le principe de la mesure des IR a un avantage décisif par rapport au principe de conduction de la chaleur (procédé WL - Wärmeleitfähigkeitsverfahren) : la mesure s’effectue indépendamment du taux d’humidité de l’air.
Hautement sélective en CO2, une mesure correcte de la teneur en CO2 de l’intérieur de l’incubateur est possible à tout moment avec le principe de mesure IR, et par conséquent, un réglage rapide et précis du taux de CO2.
Vous trouverez ci-dessous les avantages pour la qualité des cultures.

Mesure IR par rapport au principe WL : répercussions des temps de recouvrement très longs du CO2 sur la qualité des cultures.

Une seule ouverture de porte de l’incubateur à CO2 est très rare dans la routine des laboratoires. Le plus souvent, les portes de l’incubateur sont ouvertes à de nombreuses reprises, surtout si de nombreux utilisateurs utilisent l’appareil simultanément.
En fonction du procédé de mesure du CO2, des perturbations fréquentes des conditions d’humidité et de température peuvent avoir des conséquences diverses sur la qualité des cultures. Si par exemple, le recouvrement du taux d’humidité d’un incubateur à CO2 équipé du système WL est perturbé à nouveau une heure après, le processus complet de la régulation du CO2 et de l’humidité redémarre à zéro. Dans le cas du processus de mesure WL, la régulation du taux de CO2 est étroitement liée, pour des raisons techniques, au recouvrement de l’humidité. SEUL un taux constant d’humidité maximale permet de mesurer correctement le taux de CO2. Autrement dit, il est impossible, dans le cas d’une ouverture répétée de porte, de réguler d’une manière précise le taux de CO2 pendant plusieurs heures. Ceci a pour conséquence que la valeur du pH dans le milieu de culture se décale vers des valeurs plus alcalines suite au déficit de CO2, en raison des problèmes techniques du réglage.
Le pH est réglé par la concentration imposée du taux de CO2. Un pH trop élevé influence négativement la croissance cellulaire et les processus de différenciation.

La crédibilité de l’affichage des valeurs : Expériences dans la routine quotidienne.

Compte tenu des inconvénients démontrés du procédé WL dans le processus de culture, il est incompréhensible que des incubateurs à CO2 soient encore proposés avec la combinaison d’une mesure WL lente et le principe d’humidification par bac à eau.
Lors d’une étude comparative indépendante, la performance d’un produit équipé du système de mesure WL a été étudiée et comparée à un incubateur à CO2 avec technologie de mesure IR (binder CB). L’étude montre des détails intéressants :
Si on compare les valeurs affichées du CO2 d’un incubateur (mesure WL) avec une sonde IR indépendante placée dedans, la différence est surprenante ; Même après une ouverture de porte (30 sec) engendrant une importante perte d’humidité et de CO2, l’affichage indique seulement une baisse minimale du taux de CO2. L’instrument de mesure indépendant (technologie IR) indique à ce moment une concentration de 0% de CO2 dans la chambre de culture. Ce qui est à prévoir compte tenu des concentrations relatives en CO2 dans l’atmosphère et des théories de diffusion des gaz. Dans l’incubateur avec sonde WL, la fermeture de la porte est suivie d’une phase de recouvrement assez rapide pour atteindre le niveau de départ de concentration en CO2, du moins sur l’affichage. Le temps réel de recouvrement de la concentration en CO2 à l’intérieur est par contre nettement plus lent.

Surtout lors des phases instables, particulièrement critiques pour les cultures, comme par exemple après l’ouverture de la porte, il existe des différences significatives entre les valeurs de CO2 indiquées sur l’affichage et les valeurs réelles dans l’armoire. Le recouvrement de la teneur en CO2 à l’intérieur a peu de chose en commun avec celle indiquée sur l’affichage. La répétition du test confirme ce résultat. Pour comparaison, l’incubateur muni d’une sonde IR a été testé dans des conditions identiques. Résultat : les valeurs mesurées étaient à tout moment identiques à l’affichage de l’instrument de mesure indépendant.

Exactitude apparente seulement – inconvénients pour la qualité des cultures.

Généralement, les appareils de mesure sont utilisés là où l’on souhaite des contrôles exacts des paramètres du processus. Reste donc à savoir l’avantage de la solution technique décrite ci-dessus. Les événements réels lors de la régulation du CO2 dans la chambre de culture restent cachés aux yeux de l’utilisateur. Il est également possible que le temps de recouvrement du CO2 soit considéré jusqu’à présent comme négligeable et peu important. Les corrélations décrites devraient également participer à éclaircir certains rapports obscurs entre la technologie de l’incubation et les résultats de croissance. Des commentaires de certains utilisateurs d’incubateurs à CO2 avec sonde WL, tels que "maintenant je comprends pourquoi les lignées cellulaires croissent mieux pendant le week-end (fonctionnement sans dérangement) que pendant la semaine de travail", devraient désormais faire partie du passé.

En fonction du système d’incubateur, les ouvertures de porte à répétition jouent quand même un rôle décisif dans le succès du travail. Une technologie moderne d’incubateur devrait toujours proposer les meilleures conditions en ce qui concerne les paramètres de croissance essentiels. La fiabilité et l’exactitude y jouent le rôle principal.