La production de viande cultivée dépend de l’isolement, de l’expansion et de la différenciation des cellules souches animales en tissus comestibles. Les cellules souches musculaires, ou cellules satellites, jouent un rôle central dans ce processus en raison de leur capacité à régénérer et à former des fibres musculaires. Traditionnellement, le sérum fœtal bovin (FBS) est utilisé pour fournir des nutriments et des facteurs de croissance lors de la culture cellulaire. Cependant, le sérum est coûteux, chimiquement indéfini, sujet à la variabilité des lots et soulève des problèmes d’éthique et de sécurité. Ces défis ont entravé l’industrialisation de la viande cultivée. Pour y remédier, il faut des milieux sans sérum capables de soutenir à la fois la prolifération et la différenciation des cellules satellites tout en conservant leur fonctionnalité au fil du temps.
Une étude (DOI : 10.48130/fmr-0025-0006) publiée dans Recherche sur les matériaux alimentaires le 25 juin 2025, par Shijie Ding, l'équipe de Chunbao Li et Guanghong Zhou, Université agricole de Nanjing, établit un système de cellules satellites sans sérum et génétiquement modifié qui permet une prolifération stable et une différenciation efficace, fournissant ainsi une base évolutive pour une production de viande cultivée durable.
Pour établir systématiquement un système sans sérum pour la production de viande cultivée, les chercheurs ont d’abord utilisé une stratégie d’optimisation itérative pour concevoir un milieu de prolifération pour les cellules satellites (SC) porcines. En commençant par un milieu basal DMEM/F12 complété par des facteurs essentiels tels que ITS-X, BSA, Y-27632 et des facteurs de croissance (bFGF, EGF, IGF-1, LIF), ils ont testé la survie à l’aide d’une analyse à haute teneur. Alors que la Formule 1 soutenait une vitalité minimale, la Formule 2 a été améliorée en ajoutant des lipides, des acides aminés non essentiels et des antioxydants, qui ont amélioré la viabilité cellulaire. D'autres tests monofactoriels avec l'hydrocortisone, la forskoline, le HGF, la dexaméthasone et le LPA ont conduit à la Formule 3, qui a considérablement stimulé la prolifération à court terme.
L'optimisation finale des concentrations de facteurs a donné naissance à la Formule 4, appelée plus tard A19, contenant 19 composants. A19 a soutenu une prolifération robuste de SC primaires avec une viabilité> 90% à travers les passages et a maintenu une expression élevée des régulateurs myogéniques (PAX7, MYOD, MYOG) par rapport aux contrôles sériques. Pour lutter contre la sénescence, CRISPR/Cas9 a été utilisé pour générer CDKN2A−/− Les lignées SC, qui présentaient une prolifération nettement améliorée sur 18 passages et une expression des gènes myogéniques régulée positivement par rapport aux cellules de type sauvage. Notamment, CDKN2A−/− les clones ont conservé leur capacité de différenciation en myotubes matures lors des premiers passages, contrairement aux contrôles. Lorsqu'il est cultivé en A19, CDKN2A−/− les cellules ont proliféré de manière stable pendant au moins 15 passages tout en conservant les marqueurs d'origine souche, démontrant la compatibilité avec des conditions sans sérum.
L'efficacité de la différenciation a été encore améliorée grâce à des tests progressifs des milieux, aboutissant à un milieu version 4.0 qui a permis la formation de myotubes allongés et positifs pour MyHC à partir de cultures à long terme. CDKN2A−/− cellules. Enfin, en ensemençant ces cellules modifiées sur un échafaudage comestible 3D à base de plantes, l’équipe a généré des constructions ressemblant à de la viande. Ceux-ci présentaient des paramètres de texture améliorés tels que le caractère moelleux et gommeux par rapport aux échafaudages seuls, confirmant que le système combiné de prolifération/différenciation sans sérum avec CDKN2A−/− Les SC peuvent soutenir la production préliminaire de viande cultivée.
Cette double stratégie – développer des milieux sans sérum et créer des lignées cellulaires immortalisées – répond à deux des défis les plus urgents de la production de viande cultivée : la réduction des coûts et une évolutivité stable. En éliminant le besoin de sérum d'origine animale, cette approche améliore la sécurité alimentaire, l'acceptation éthique et la cohérence de la fabrication. De plus, le système basé sur CRISPR CDKN2A les cellules knock-out fournissent une source renouvelable de progéniteurs musculaires, réduisant ainsi la dépendance aux biopsies animales répétées. Ensemble, ces innovations marquent une étape cruciale vers un élevage de porc commercialement viable et potentiellement extensible à d’autres espèces de bétail.
