Cryoconservation

La congélation lente englobe une série de techniques bien établies mises au point au début des années 1970. Ces techniques ont permis la première naissance à partir d'un embryon congelé, Zoe Leyland en 1984. Depuis lors on s'est servi de machines capables de congeler le tissu d'une manière lente et réglée dans le domaine de la biologie humaine, animale et cellulaire. On estime que 20 % des bébés-éprouvettes sont conçus à partir d'un embryon soumis à une congélation lente.

Il est possible d'éviter le gel intracellulaire si le refroidissement est assez réglé pour permettre une quantité suffisante d'eau de quitter la cellule. Le pas varie selon la taille de la cellule et la perméabilité (fluide) : un taux de refroidissement typique d'environ 1 °C par minute convient à de nombreuses cellules mammifères après traitement avec cryoprotecteurs comme le glycérol ou le DMSO (Diméthylsulfoxyde), or ce taux n'est pas universellement le meilleur.

Plusieurs études indépendantes ont démontré que les embryons congelés grâce à la technique de congélation lente peuvent, à certains égards, être meilleurs que des embryons frais dans le domaine de la fécondation in vitro. Ces études ont été présentées à la conférence de la Société américaine de la médecine de la reproduction (American Society for Reproductive Medicine (en)) en San Francisco, en 2008. Les études indiquent que l'utilisation d'embryons congelés, au lieu de frais, réduit le risque de mort-nés et accouchements prématurés, mais on cherche encore à expliquer précisément les facteurs en jeu[4].

Les développeurs d'une nouvelle technique, la vitrification, depuis 2000 prétendent que cette méthode fournit les bienfaits de la cryopréservation sans les dégâts dus à la formation des cristaux de glace[5]. Dans le domaine de la cryoconservation clinique, la vitrification nécessite en général l'ajout de cryoprotecteurs avant le refroidissement. Ces cryoprotecteurs ont un effet anti-gel, ils baissent le point de congélation, tout en augmentant la viscosité. Au lieu de se cristalliser, la solution sirupeuse devient une glace amorphe en se vitrifiant. Au lieu d'un changement de phase d'un liquide à un solide, l'état non cristallisé est comme un liquide solide et la transformation se produit sur une petite plage de températures connue sous le nom de température de transition vitreuse.

Le refroidissement rapide encourage la vitrification de l'eau, et une vitrification sans cryoprotecteurs peut se faire par une chute de température extrêmement rapide (des mégakelvins par seconde). Le taux nécessaire pour parvenir à l'état vitré en eau pure était considéré comme impossible jusqu'en 2005[6].

Pour atteindre la vitrification, il faut normalement une augmentation de la viscosité et une baisse du point de congélation. De nombreux solutés produisent les deux effets, mais des molécules plus massives tendent à produire un effet plus important, surtout en ce qui concerne la viscosité.

Chez les méthodes établies de la vitrification, le soluté doit noyauter la membrane cellulaire afin de hausser la viscosité et réduire le point de congélation au sein de la cellule. Les sucres ne pénètrent pas facilement cette membrane, alors que les solutés capables de le faire (comme le diméthylsulfoxyde) sont souvent toxiques à haute concentration. Un des défis principaux de la cryopréservation par vitrification est de limiter les dégâts provoqués par le cryoprotecteur, à cause de cette toxicité. Des mélanges de cryoprotecteurs et l'utilisation d'inhibiteurs de glace ont permis à Twenty-First Century Medicine de vitrifier un rein de lapin jusqu'à −135 °C avec son cocktail vitrifiant. Après le réchauffement, le rein a été greffé avec succès à un lapin, de manière tout à fait fonctionnelle et viable, capable de maintenir l'animal en vie avec ce seul rein [7].

Le sperme restera viable après une cryopréservation presque infinie, son plus long entreposage réussi étant de 22 ans[8]. La conservation gelée s'avère utile pour ceux qui veulent reporter une fécondation ou pour ceux sur le point de subir une vasectomie pour garder l'option d'engendrer des enfants.

La cryoconservation du tissu testiculaire immature est une méthode en cours de développement pour offrir la capacité de reproduction à de jeunes garçons ayant besoin de thérapies chimiothérapeutiques. Les résultats des expériences animales sont prometteurs, puisque des petits sont nés après la greffe de cellules ou de tissus testiculaires congelés. Cependant, aucune de ces options pour rétablir la fertilité ne se sont révélées efficaces ou sûres chez l'homme[9].

La congélation des ovocytes est une technique nouvelle où les œufs d'une femme sont extraits, congelés et entreposés. Plus tard, lorsqu'elle est prête à une grossesse, on peut dégeler, féconder puis transférer ces œufs dans l'utérus en tant qu'embryons.

La congélation d'ovocytes a permis pour la première fois en France à une femme de tomber enceinte malgré un cancer et le suivi d'une chimiothérapie après la phase de rémission[10].

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• Cryoconservation en foresterie