Tomorrow Bio

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Il est vital d'éviter la formation de cristaux de glace aux températures extrêmes requises pour la cryopréservation. Les cristaux de glace peuvent détruire les membranes cellulaires et endommager l'intégrité de l'organisme. La meilleure façon d'éviter la formation de glace est d'utiliser des cryoprotecteurs.

Les cryoprotecteurs, agents cryoprotecteurs ou ACP sont un type d'antigel de qualité médicale qui est introduit dans le corps par un processus appelé perfusion. Cela permet la vitrification du corps après un refroidissement supplémentaire - un processus clé pour une cryopréservation de haute qualité.

Il est important de trouver le bon équilibre des ACP en raison de leur toxicité variable à certaines concentrations. Les cryonistes affinent constamment le mélange pour permettre la meilleure cryopréservation avec le moins de toxicité possible.

Cet article t'aidera à mieux comprendre ce que sont les cryoprotecteurs et comment ils fonctionnent.

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Pourquoi la congélation est évitée en cryogénisation ?

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La congélation de l'eau dans le corps provoque deux types de dommages : mécaniques et chimiques. Les chercheurs en cryogénisation ne sont fans ni de l'un ni de l'autre. Les dommages mécaniques sont la déformation de la structure et de la forme des cellules causée par la formation de cristaux de glace. Ces cristaux de glace sont extrêmement pointus et peuvent couper les membranes cellulaires et les autres tissus qui les entourent. Nous voulons à tout prix éviter que cela ne se produise pendant la cryopréservation, car cela contribuerait autrement à la mort cellulaire.

Les dommages chimiques, quant à eux, sont causés par l'exclusion de molécules lorsque l'eau gèle. Habituellement, l'eau présente dans un organisme vivant fait partie d'une solution composée de nombreux types de molécules différentes. Lorsque les molécules d'eau gèlent, elles se cherchent et forment une substance pure, repoussant toutes les autres molécules. Cela conduit à une concentration élevée de solutés nocifs dans l'eau non gelée restante.

Pour éviter cela, on utilise des cryoprotecteurs qui, à leur tour, permettent la vitrification dans la cryopréservation. La vitrification est la transformation d'une substance en un état amorphe semblable à du verre ; cela se produit à environ -130°C, la température dite de transition vitreuse. Les cryoprotecteurs maintiennent les molécules en place jusqu'à ce que la vitrification puisse se produire, ce qui augmente considérablement la survie des cellules par rapport à la congélation.

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Les cryoprotecteurs se comportent de la même manière que les produits chimiques antigel. — *Pour empêcher l'eau de devenir solide, une réaction chimique à l'échelle moléculaire doit être arrêtée...*

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Que sont les cryoprotecteurs ?

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Les cryoprotecteurs se comportent de la même manière que les produits chimiques antigel, comme ceux que tu ajoutes dans ta voiture lorsque la température extérieure descend en dessous de zéro. Ils se dissolvent dans l'eau et contribuent à abaisser son point de congélation. Toutefois, les ACP sont une variété spécialisée de ces produits chimiques, de qualité médicale.

Les ACP largement utilisés sont le glycérol, l'éthylène glycol, le propylène glycol, et le diméthylsulfoxyde (DMSO). Parmi ces ACP, il existe deux grandes classes de cryoprotecteurs :

Des ACP pénétrants qui empêchent la formation de glace à l'intérieur des cellules, en pénétrant la paroi cellulaire.
Des ACP non pénétrants qui empêchent la formation de glace à l'extérieur des cellules.

Les ACP pénétrants sont régulièrement utilisés avec des ACP non pénétrants car la glace se forme plus facilement en milieu extracellulaire qu' en milieu intracellulaire. Avec la présence de ACP non pénétrants, les ACP pénétrants n'ont pas besoin d'être aussi concentrés. Ceci est crucial pour une cryopréservation de haute qualité car plus la concentration de ACP pénétrants est élevée, plus la solution est toxique.

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La toxicité des cryoprotecteurs

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Pour une vitrification réussie, les molécules d'eau présentes dans le corps doivent être remplacées par des molécules cryoprotectrices. Cependant, à des concentrations plus élevées, les ACP deviennent de plus en plus toxiques.

Le niveau de toxicité des ACP varie en fonction de la température. Pour réduire la toxicité pendant la perfusion, les concentrations de ACP sont augmentées à un rythme lent, tandis que les températures du corps sont abaissées. Cela est dû au fait que les ACP administrés à des températures proches de la congélation ont un niveau de toxicité beaucoup plus faible que ces mêmes produits chimiques à des températures plus chaudes.

Les cryoprotecteurs ne sont pas toxiques à des températures cryogéniques. Ils ne deviennent toxiques qu'au moment du réchauffement. Cela signifie que lors d'une éventuelle réanimation, les ACP devraient être retirés extrêmement rapidement pour éviter la mort des cellules. Cela pose un problème auquel la technologie médicale future devra trouver une solution. Au vu des progrès médicaux actuels, nous sommes optimistes et pensons que les technologies futures pourront trouver un moyen de surmonter ces difficultés et permettre la réanimation à partir de la biostase.

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*Comme dans de nombreux autres domaines médicaux, la connaissance des composants exacts des produits chimiques déployés est cruciale pour le succès d'une procédure.*

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Alors, que peut-on faire ?

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Les scientifiques sont conscients des limites des agents cryoprotecteurs et travaillent activement à contrecarrer, minimiser et finalement supprimer leur toxicité. À l'heure actuelle, quelques mesures peuvent être prises pour réduire la toxicité des ACP :

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Combinaison de cryoprotecteurs pour réduire la toxicité

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Les recherches ont montré que les différents ACP ont des niveaux de toxicité différents, en fonction de la situation dans laquelle ils sont utilisés. Nous savons que certaines combinaisons d'APC permettent de réduire la toxicité globale.

Les scientifiques étudient actuellement les meilleures combinaisons de ACP.

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Refroidissement rapide pour éviter la toxicité

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Les scientifiques tentent de trouver des méthodes de refroidissement alternatives pour la cryopréservation. L'un d' entre eux est le utilisation de gaz froid pour refroidir des organes animaux en vue de leur cryopréservation sans vitrification. Les résultats ont montré que l'hélium froid a permis de refroidir un rein de porc à -180°C sans qu'il y ait de fractures et ont suggéré que l'utilisation d'une pression de 20 atmosphères pourrait permettre des taux de refroidissement beaucoup plus rapides.

Des taux de refroidissement aussi rapides que celui-ci pourraient réduire le temps d'exposition des ACP. Cela réduirait donc la toxicité - pour autant que l'on puisse éviter des dommages tels que le choc froid.

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Inverser la toxicité des ACP

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Certains ACP libèrent des substances chimiques qui peuvent provoquer la mort cellulaire. En introduisant des inhibiteurs dans les cellules chauffées, on peut éviter ce phénomène. En outre, la toxicité de certains ACP peut être inversée par des modifications de l'expression génétique (obtenues grâce aux nanotechnologies).

L'espoir est qu'à mesure que notre compréhension de la toxicité des cryoprotecteurs s'améliorera, nous serons en mesure de contrer leurs effets plus efficacement.

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Conclusion

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Les cryoprotecteurs, bien que toxiques à certaines concentrations, jouent un rôle crucial dans la cryopréservation de tous les matériaux biologiques, qu'il s'agisse de tissus, de sperme, d'ovules, d'organes ou d'êtres humains. Les organisations de cryogénisation l'ont également compris. C'est pourquoi les scientifiques impliqués dans la recherche sur la biostase cherchent constamment des moyens d'améliorer les méthodes actuelles. La découverte de mélanges améliorés d'ACP à faible toxicité est l'un de nos objectifs R&D à Tomorrow Bio. Nous sommes une organisation de cryogénisation qui connaît la croissance la plus rapide en Europe, et l'avancement de la recherche en biostase est l'un de nos principaux objectifs.

Au fur et à mesure que nos connaissances sur le comportement des cryoprotecteurs progresseront, nous serons en mesure de comprendre et d'éliminer les effets néfastes qu'ils ont sur l'organisme. Une fois que les chercheurs auront compris cela, la réanimation après la cryopréservation deviendra beaucoup plus probable.

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