Chlorure de sodium dans les milieux de culture cellulaire et les tampons physiologiques

Le chlorure de sodium (NaCl, CAS 7647-14-5, CE 231-598-3, M = 58,44 g/mol) est le principal contributeur à l'osmolalité des milieux de culture cellulaire et des tampons physiologiques. Il fournit l'essentiel des ions Na⁺ et Cl⁻ dont les cellules ont besoin pour maintenir leur volume et leur potentiel membranaire ; le bicarbonate de sodium, le phosphate de sodium et d'autres sels apportent le reste du sodium.

En savoir plus sur Chlorure de sodium sur notre page produit →

Quelle quantité de NaCl contiennent les milieux et tampons courants ?

Teneur en NaCl des formulations classiques, par litre de milieu 1× :

• DMEM : 6,4 g/L (110 mM)
• RPMI-1640 : 6,0 g/L (103 mM)
• MEM (sels d'Earle) : 6,8 g/L (116 mM)
• Ham's F-12 : 7,6 g/L (130 mM)
• PBS (Dulbecco, 1×) : 8,0 g/L (137 mM)
• HBSS : 8,0 g/L (137 mM)
• Sérum physiologique à 0,9 % : 9,0 g/L (154 mM)

Les milieux contiennent moins de NaCl que le PBS parce que le bicarbonate de sodium (3,7 g/L, soit 44 mM, dans le DMEM ; 2,0 g/L, soit 24 mM, dans le RPMI-1640) et le phosphate de sodium apportent du sodium et de l'osmolalité supplémentaires. Le Na⁺ total de la plupart des milieux se situe donc vers 135 à 155 mM, proche des 135 à 145 mM du plasma humain. Les variantes des fabricants (teneur en glucose ou en HEPES différente, par exemple) peuvent s'écarter de ces valeurs : la fiche de formulation du produit réellement utilisé fait foi.

Pourquoi l'osmolalité est-elle importante ?

La plupart des lignées de cellules de mammifères se développent bien entre environ 260 et 340 mOsm/kg, et la plupart des milieux sont formulés entre 280 et 320 mOsm/kg ; le plasma humain se situe entre 275 et 295 mOsm/kg. Chaque millimole de NaCl par litre ajoute un peu moins de 2 mOsm/kg. Dans un milieu hypertonique, l'eau quitte les cellules, qui se rétractent ; dans un milieu hypotonique, elles gonflent et peuvent éclater si l'écart est suffisant.

Comme le NaCl est le plus gros contributeur, c'est généralement lui que l'on ajuste pour corriger l'osmolalité, par exemple après l'ajout d'HEPES, de suppléments ou de molécules dissoutes dans l'eau. Il vaut mieux mesurer le résultat avec un osmomètre que se fier au calcul ; l'évaporation dans l'incubateur fait par ailleurs augmenter l'osmolalité avec le temps.

Quel est le rôle du NaCl dans les tampons comme le PBS ?

Le NaCl ne tamponne pas le pH : dans le PBS, c'est le rôle du phosphate. Le NaCl fixe la tonicité et l'essentiel de la force ionique (environ 0,17 M dans le PBS 1×). La force ionique influence les interactions protéine-protéine et anticorps-antigène ; c'est pourquoi les tampons de lavage et de dilution pour l'ELISA et le Western blot sont généralement du PBS ou du TBS à 137–150 mM de NaCl. Certaines purifications de protéines utilisent davantage de sel, par exemple 300 mM de NaCl dans les tampons de lyse pour la chromatographie d'affinité sur nickel, afin de limiter les liaisons non spécifiques.

Quel grade utiliser ?

Pour la culture cellulaire et la préparation de tampons, utilisez un grade doté d'une spécification définie et d'un certificat d'analyse (CoA) propre au lot :

• Grades pharmacopée (Ph. Eur., USP, JP) : teneur de 99,0 à 100,5 % rapportée à la substance desséchée, avec des limites pour des impuretés comme le sulfate, le bromure, l'iodure, le fer et le baryum. La fabrication sous BPF fait normalement appel à un grade pharmacopée provenant d'un fournisseur qualifié.
• Grade réactif ACS : teneur d'au moins 99,0 % avec des limites d'impuretés définies. Convient à la plupart des tampons de laboratoire, mais n'est généralement pas testé pour les endotoxines.
• Grades testés pour la culture cellulaire ou à faible teneur en endotoxines : ajoutent un essai des endotoxines (méthode LAL, Ph. Eur. 2.6.14 / USP <85>) et parfois un test de croissance cellulaire. Les limites sont fixées par chaque fournisseur : comparez les spécifications plutôt que les noms de grade.

Le sel de table ne convient pas : il contient des antiagglomérants et souvent de l'iodure ou de l'iodate ajouté.

Préparation et stockage

Le NaCl est chimiquement stable. Conservez le récipient bien fermé, au sec et à température ambiante, car le solide absorbe l'humidité et s'agglomère lorsque l'air est humide. Préparez les solutions avec de l'eau de laboratoire purifiée (type I ou équivalent) ; les solutions de NaCl peuvent être stérilisées à l'autoclave ou par filtration à 0,22 µm.

Le chlorure de sodium est enregistré au titre de REACH, inscrit à l'inventaire TSCA américain et n'est pas classé dangereux selon le SGH/CLP. Ces textes encadrent la mise sur le marché et les informations de sécurité ; l'aptitude d'un lot à la culture cellulaire se juge sur la spécification de son grade et sur son CoA.

Questions fréquentes

• Quelle quantité de NaCl contient le PBS 1× ? 8,0 g/L, soit 137 mM (formule de Dulbecco), avec 2,7 mM de KCl et environ 10 mM de phosphate.

• Pourquoi le DMEM contient-il moins de NaCl que le PBS ? Le bicarbonate de sodium (3,7 g/L dans le DMEM) et le phosphate de sodium apportent du sodium et de l'osmolalité supplémentaires, ce qui réduit le besoin en NaCl. Le Na⁺ total du DMEM est d'environ 155 mM.

• Quel grade de NaCl utiliser en culture cellulaire ? Un grade pharmacopée (Ph. Eur./USP) ou un grade testé pour la culture cellulaire, avec un certificat d'analyse propre au lot. Si les endotoxines comptent, choisir un grade testé pour les endotoxines ; le grade réactif ACS ne l'est généralement pas.

• Peut-on utiliser du sel de table ? Non. Le sel de table contient des antiagglomérants (souvent des ferrocyanures) et souvent de l'iodure ou de l'iodate ajouté, et son profil d'impuretés n'est pas spécifié.