Des cellules se développent dans une boîte de Petri. Cette simple affirmation décrit une technique fondamentale de la biologie moderne. La culture cellulaire est le processus de culture de cellules dans des conditions de laboratoire contrôlées. Ces cellules peuvent être des bactéries, des levures, des cellules d'insectes ou des cellules de mammifères. Il peut s'agir de cellules primaires prélevées directement sur un tissu ou de lignées cellulaires immortalisées capables de se diviser indéfiniment. Elles peuvent être cultivées dans de petits flacons ou dans des bioréacteurs de plusieurs milliers de litres.

Les conditions de culture sont essentielles. Les cellules ont besoin de nutriments : sucres, acides aminés, vitamines et sels minéraux. Elles nécessitent une température adéquate, généralement 37 °C pour les cellules de mammifères. Un pH approprié, généralement autour de 7,4, est également nécessaire. L’oxygène, apporté par le milieu de culture ou par une phase gazeuse, est indispensable. Enfin, la protection contre la contamination est primordiale ; c’est pourquoi la culture cellulaire est réalisée sous hottes à flux laminaire, avec parfois l’ajout d’antibiotiques au milieu.

La culture cellulaire a de nombreuses applications. Elle permet de produire des vaccins, des anticorps et d'autres produits biologiques. Elle sert à tester la toxicité et l'efficacité des médicaments. Elle permet d'étudier la réponse cellulaire aux signaux et le développement des maladies. Elle permet de cultiver des tissus destinés à la transplantation. C'est un système modèle, un environnement contrôlé où les variables peuvent être manipulées.

Cette technique présente des limites. Les cellules cultivées in vitro se comportent différemment des cellules vivantes. Elles perdent leur environnement, leurs voisines et leur vascularisation. Un médicament efficace en culture cellulaire peut s'avérer inefficace chez un patient. La culture cellulaire constitue un point de départ, et non une solution définitive.