Le saccharose est un disaccharide non réducteur qui constitue un élément clé de nombreux protocoles de cryoconservation. Il est principalement reconnu comme un cryoprotecteur (CPA, *cryoprotective agent*) non pénétrant, agissant dans le milieu extracellulaire. Bien qu’il soit traditionnellement classé parmi les agents non perméants, des travaux récents suggèrent que son comportement est plus complexe, certaines études mettant en évidence une pénétration cellulaire rapide dans des systèmes biologiques spécifiques.

Mécanismes de cryoprotection

Le saccharose protège les matériaux biologiques grâce à plusieurs mécanismes complémentaires, qui agissent à l’extérieur de la cellule et, potentiellement, à l’intérieur de celle-ci.

• Déshydratation osmotique : en tant que cryoprotecteur extracellulaire, le saccharose augmente la pression osmotique du milieu extérieur. Cela favorise la sortie de l’eau hors de la cellule et provoque une déshydratation contrôlée, réduisant considérablement la quantité d’eau intracellulaire susceptible de former des cristaux de glace dommageables.
• Stabilisation membranaire : le saccharose contribue à stabiliser les membranes cellulaires en formant des liaisons hydrogène avec les groupements polaires des phospholipides de la bicouche membranaire, créant ainsi une matrice protectrice autour de ces structures. Cette interaction aide à préserver l’intégrité membranaire pendant la congélation et à limiter la dénaturation des protéines.
• Inhibition de la recristallisation de la glace (IRI) : pendant la phase de réchauffement, de petits cristaux de glace peuvent fusionner pour former des cristaux plus gros et plus dommageables. Ce phénomène est appelé recristallisation. Le saccharose contribue à l’inhiber en interférant avec la croissance des cristaux de glace, notamment par la formation de liaisons hydrogène avec les molécules d’eau, ce qui limite les dommages mécaniques.
• Régulation osmotique pendant la décongélation : lors de la décongélation, le saccharose présent dans le milieu extracellulaire contribue à réguler les échanges osmotiques. Il limite l’entrée excessive et rapide d’eau dans les cellules déshydratées, réduisant ainsi le risque de choc osmotique, de gonflement cellulaire et de rupture membranaire.