La cryoconservation est un procédé permettant de préserver des matériaux biologiques à des températures extrêmement basses, généralement inférieures à −80 °C et souvent de −196 °C dans l’azote liquide, afin de suspendre les processus métaboliques et biochimiques et de permettre un stockage à long terme. Cette technique est indispensable en biologie cellulaire, en médecine de la reproduction, dans les banques de tissus et dans la production biopharmaceutique. Une cryoconservation réussie nécessite d’éviter la formation létale de cristaux de glace intracellulaires, de limiter le stress osmotique et de préserver l’intégrité cellulaire lors de la décongélation.
Principes de la cryoconservation
Le principal défi de la cryoconservation réside dans le changement de phase de l’eau, qui passe de l’état liquide à l’état solide. Lors de la congélation, la formation de glace extracellulaire augmente la concentration en solutés dans la fraction non congelée, créant ainsi un environnement hypertonique qui entraîne une sortie d’eau des cellules. Si le refroidissement est trop rapide, l’eau ne peut pas quitter la cellule suffisamment vite, ce qui favorise la formation de glace intracellulaire, potentiellement létale en raison des dommages mécaniques qu’elle provoque. À l’inverse, si le refroidissement est trop lent, les cellules sont exposées de manière prolongée à un stress hypertonique et à des concentrations potentiellement toxiques d’agents cryoprotecteurs. La vitesse de refroidissement optimale permet d’équilibrer ces risques antagonistes et dépend du type cellulaire. Pour les cellules de mammifères, elle se situe généralement entre 0,5 et 5 °C par minute.
Applications
La cryoconservation est essentielle en médecine de la reproduction (spermatozoïdes, ovocytes et embryons), dans la recherche sur les cellules souches (cellules souches pluripotentes induites [iPSC], cellules souches mésenchymateuses [MSC] et cellules souches hématopoïétiques [HSC]), dans la fabrication de produits de thérapie cellulaire (lymphocytes T à récepteur antigénique chimérique [CAR-T]), dans les banques de tissus (cartilage, os et peau) ainsi que dans la production biopharmaceutique (cellules ovariennes de hamster chinois [CHO] et hybridomes). Elle permet de constituer des banques maîtresses et des banques de travail de cellules, facilite le transport de matériaux biologiques à l’échelle internationale et contribue à préserver la diversité génétique des espèces menacées.
