L’amidon hydroxyéthylé (HEA, ou HES pour *hydroxyethyl starch*) est un polymère synthétique de masse moléculaire élevée, dérivé de l’amylopectine, qui agit comme un cryoprotecteur (CPA, *cryoprotective agent*) non pénétrant, à action extracellulaire. Il est largement utilisé comme alternative au DMSO, soit en remplacement partiel afin d’en réduire la toxicité, soit, dans certains protocoles, comme cryoprotecteur unique.
Mécanismes de cryoprotection
En tant que polymère hydrophile de grande taille qui reste à l’extérieur des cellules, l’amidon hydroxyéthylé protège les matériaux biologiques par plusieurs mécanismes physiques interdépendants.
Vitrification et formation d’un état vitreux. Les polymères non pénétrants, tels que l’amidon hydroxyéthylé, augmentent la viscosité de la solution et élèvent la température de transition vitreuse de la fraction extracellulaire non congelée. Ces effets réduisent la mobilité moléculaire, limitant ainsi les dommages liés à la diffusion et les réactions chimiques de dégradation pendant le refroidissement et le stockage.
Inhibition de la recristallisation de la glace (IRI). Pendant le réchauffement, de petits cristaux de glace peuvent fusionner pour former des cristaux plus gros et plus dommageables. Le rôle de l’amidon hydroxyéthylé dans ce processus est complexe. Une étude a montré que l’ajout de 6 % (m/v) d’amidon hydroxyéthylé accélérait en réalité la recristallisation pendant le réchauffement. Malgré cela, ce composé protégeait les cellules Jurkat contre les lésions, ce qui indique que ses effets protecteurs ne se limitent pas à la simple inhibition de la formation de glace. L’amidon hydroxyéthylé est souvent associé à des inhibiteurs spécifiques de la recristallisation de la glace (IRI), tels que l’alcool polyvinylique (PVA), qui améliorent considérablement la récupération cellulaire dans des conditions favorisant les dommages liés à la recristallisation.
Réduction de la toxicité du DMSO. L’un des principaux avantages de l’amidon hydroxyéthylé est sa capacité à réduire la concentration de DMSO nécessaire. Le DMSO est un cryoprotecteur pénétrant connu pour ses effets toxiques sur les cellules. En associant l’amidon hydroxyéthylé à une concentration plus faible de DMSO, les chercheurs peuvent préserver l’efficacité cryoprotectrice tout en limitant les effets indésirables associés au DMSO, notamment les troubles du rythme cardiaque et les bronchospasmes rapportés après sa perfusion.
