Les protéines du lait, principalement la caséine et les protéines du lactosérum, peuvent agir comme des agents cryoprotecteurs non pénétrants (extracellulaires). Elles sont notamment reconnues pour leur rôle dans la cryoconservation des spermatozoïdes, où le lait écrémé constitue un composant classique des milieux de dilution et de conservation du sperme. Leurs mécanismes protecteurs pourraient également présenter un intérêt dans d’autres systèmes biologiques nécessitant une stabilisation membranaire et un soutien de l’équilibre osmotique.
Mécanismes de cryoprotection
Les protéines du lait contribuent à la protection cellulaire par une combinaison de mécanismes physiques et biochimiques qui interviennent dans le compartiment extracellulaire.
- Stabilisation et protection des membranes : Les micelles de caséine et les protéines du lactosérum présentes dans le lait écrémé sont considérées comme ses principaux constituants protecteurs. Elles peuvent contribuer à former une couche protectrice autour des cellules, limitant les dommages membranaires et favorisant le maintien de l’intégrité structurale et de la morphologie cellulaire pendant la congélation et la décongélation. Des études protéomiques suggèrent que cet effet protecteur implique une modulation des interactions au sein d’un réseau de protéines associées au métabolisme énergétique et aux membranes, contribuant ainsi à limiter les lésions cryogéniques.
- Régulation osmotique : Le lactose, naturellement présent dans le lait, est un glucide hydrophile qui contribue aux propriétés osmotiques du milieu. Il peut participer à la limitation des variations osmotiques susceptibles d’endommager les cellules au cours de la congélation et de la décongélation. Son effet dépend toutefois de sa concentration et de la composition globale du milieu cryoprotecteur.
- Activité antioxydante et chélatrice : Certaines protéines du lait peuvent fixer des ions métalliques susceptibles de catalyser des réactions d’oxydation. Elles peuvent également contribuer à limiter la peroxydation lipidique, un processus impliqué dans les lésions cellulaires liées à la cryoconservation. À titre d’exemple, l’ajout de 2,8 % de lait écrémé a été associé à une diminution de 29 % de la peroxydation lipidique dans des spermatozoïdes de bouc après décongélation, selon les données rapportées dans le texte source.
- Effet tampon sur le pH : Les protéines du lait contribuent aux propriétés tampons du milieu de congélation et peuvent ainsi participer à la stabilisation du pH pendant les phases de congélation et de décongélation.