Le tréhalose est un disaccharide non réducteur naturellement présent dans la nature, qui s’impose comme une alternative aux cryoprotecteurs conventionnels tels que le diméthylsulfoxyde (DMSO) et le glycérol, dont l’utilisation peut présenter une toxicité dans certaines conditions. Ses propriétés biochimiques particulières et sa capacité à protéger les structures biologiques lors de la congélation et de la déshydratation en font un composé d’intérêt majeur dans la recherche actuelle sur la cryoconservation.

Mécanismes de cryoprotection

Le tréhalose agit principalement comme un cryoprotecteur (CPA, *cryoprotective agent*) non pénétrant, c’est-à-dire qu’il reste dans le milieu extracellulaire et ne traverse pas efficacement la membrane cellulaire. Ses effets protecteurs reposent sur plusieurs mécanismes complémentaires :

• Hypothèse du remplacement de l’eau : le tréhalose forme de multiples liaisons hydrogène avec les groupements polaires des phospholipides membranaires et avec les protéines. En remplaçant les molécules d’eau qui solvatent normalement ces structures, il contribue à stabiliser la bicouche lipidique et à préserver la conformation native des protéines pendant la déshydratation et la congélation.
• Hypothèse de la vitrification : le tréhalose est un excellent agent vitrifiant. Lorsque l’eau est éliminée ou congelée, il peut former une matrice amorphe vitreuse qui immobilise les molécules biologiques et limite les dommages mécaniques liés à la croissance des cristaux de glace.
• Inhibition de la croissance des cristaux de glace : contrairement à certains cryoprotecteurs dont l’action repose principalement sur leur pénétration dans les cellules, le tréhalose peut inhiber efficacement la croissance des cristaux de glace pendant la congélation et, surtout, leur recristallisation pendant la décongélation, un phénomène susceptible d’entraîner des dommages mécaniques importants.
• Stabilisation des membranes : en favorisant la formation de liaisons hydrogène avec l’eau et les composants membranaires, le tréhalose contribue à limiter la séparation de phases lipidiques et la fusion des membranes soumises au stress de congélation.