L'idée de congeler cryogéniquement une personne pour préserver son corps jusqu'à de nombreuses années dans le futur est depuis longtemps un élément de base des histoires de science-fiction. Cependant, la nécessité de stocker de manière fiable des matériaux biologiques tels que des cellules ou des tissus est une préoccupation commune pour la recherche scientifique et, de plus en plus, pour la société aussi.

Que ce soit le noir, la mer profonde suffocante ou l'échaudage, piscines thermales bouillonnantes, la vie trouve un moyen de l'appeler à la maison. Donc, il n'est pas surprenant que les poissons vivant dans les eaux glaciales de l'Arctique et de l'Antarctique puissent fournir l'inspiration pour une nouvelle génération de molécules cryoprotectrices.

Le poisson, et autres extrêmophiles à froid, produire des protéines qui peuvent reconnaître et se lier à la glace pendant sa formation, agissant comme un antigel. Les cristaux de glace peuvent faire beaucoup de dégâts au corps, de l'agglutination des protéines à l'affaiblissement des structures qui maintiennent les tissus ensemble.

Cela a conduit le professeur Matthew Gibson de l'Université de Warwick au Royaume-Uni à tenter de recréer les capacités des protéines de liaison à la glace à l'aide de polymères synthétiques. Ceux-ci ont l'avantage d'être plus faciles à ajuster ou à "régler" en fonction de leur objectif et à fabriquer à grande échelle.

"Nous pouvons le rendre un peu plus modulable car vous avez littéralement des milliers de monomères différents que vous pouvez utiliser pour fabriquer un polymère, " dit-il. " Notre objectif était, si nous pouvons imiter certaines de ces propriétés, de les appliquer pour améliorer ou changer la façon dont nous congelons les cellules."

A travers le projet CRYOSTEM, Le Pr Gibson a testé ces polymères en les ajoutant à des échantillons de cellules souches de moelle osseuse, qui sont souvent congelés lorsqu'ils sont transportés pour une greffe. Le système actuel consiste à ajouter des solvants pour protéger les cellules lors de la congélation. Cependant, ce n'est pas idéal. Une proportion importante des cellules ne survivent pas et le solvant lui-même peut les affecter.

Le professeur Gibson a pu montrer que ses polymères peuvent diminuer la quantité de solvant nécessaire à la cryoconservation, réduire les dommages causés aux cellules. Cette approche pourrait également aider la recherche biomédicale, permettant aux scientifiques de stocker et de décongeler de manière plus fiable une plus large gamme de cellules en laboratoire.

Il étend maintenant ce travail à travers le projet ICE PACK pour appliquer des polymères cryoprotecteurs au domaine en pleine croissance des traitements biologiques. Les produits pharmaceutiques traditionnels sont généralement de petites molécules qui peuvent être mises sous forme de comprimés et seront stables dans l'armoire à pharmacie pendant des mois. Maintenant, de plus en plus de médicaments modernes les plus vendus sont des protéines, tels que des anticorps pour traiter l'arthrite ou le cancer, qui doivent être stockés beaucoup plus soigneusement.

Plus délicates encore sont les thérapies cellulaires comme les cellules CAR T, qui sont des cellules immunitaires modifiées utilisées pour traiter le cancer. À l'heure actuelle, les thérapies cellulaires sont rares et très chères, mais à l'avenir, ils peuvent devenir plus fréquents.

"Ils ont un processus assez complexe, où ils sont collectés auprès du donneur et doivent ensuite être modifiés, congélation et expédition, " a déclaré le professeur Gibson. " Tout ce que vous pouvez faire pour vous assurer qu'ils sont protégés le mieux possible, ou faciliter la chaîne du froid, va avoir un très grand (effet sur) les résultats pour les patients. »

Le rêve ultime

Effectuez un zoom arrière sur des protéines ou des cellules individuelles et l'image devient encore plus compliquée.

"La glace peut se former à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Selon l'endroit où la glace se forme, il perturbe les structures cellulaires ou les structures extracellulaires, par exemple, la matrice extracellulaire dans laquelle sont noyées les cellules, " a déclaré le professeur Ilja Voets de l'Université de technologie d'Eindhoven aux Pays-Bas.

Le défi de la congélation d'échantillons de tissus est un autre domaine où les analogues de protéines de liaison à la glace pourraient être utiles. Dans le cadre du projet PROTECT, Le professeur Voets s'intéresse particulièrement à la congélation et à la décongélation des cellules et des tissus cardiaques. Actuellement, seulement environ la moitié des cellules sont utilisables après congélation lors de l'étude des cultures en laboratoire. Cela devient encore plus difficile lors de l'étude d'échantillons de tissus.

"Typiquement, les conditions de conservation sont optimales pour un type cellulaire (au sein du tissu cardiaque), mais pas pour les autres types, ou non pour le tissu dans son ensemble, " a-t-elle dit. C'est un grand défi, mais les analogues de protéines liant la glace n'ont pas besoin de préserver parfaitement le tissu pour être utiles. " Il y a une très forte capacité de régénération des tissus. Donc dans certains cas, si les dégâts sont modestes, alors le tissu peut se réparer et il peut toujours être utilisé."

Voets utilise la microscopie à très haute résolution pour comprendre comment différents types d'analogues de protéines liant la glace sont capables d'empêcher la formation de glace. Cela aidera à créer des versions améliorées qui peuvent réduire les dommages causés par le gel aux tissus.

La possibilité de mettre en banque de manière fiable vos propres échantillons de tissus, à décongeler si besoin à l'avenir, est "l'un des rêves ultimes, ", a déclaré Voets.

"Disons que quelqu'un a un infarctus (une région de cellules mortes), vous pourrez transplanter le tissu cardiaque de ce patient très spécifique parce que vous l'avez mis en banque. Ce sera fantastique, et cela pourrait également réduire le risque de rejet. Il y a beaucoup de choses que nous pourrions gagner à pouvoir mettre en banque plus de types de cellules et de tissus. »

Les progrès de la cryoconservation ont déjà un impact sur la société. Certaines entreprises, principalement aux États-Unis, offrir des services de congélation d'œufs comme avantage aux employés qui souhaitent retarder la naissance d'un enfant. Cela retarde essentiellement la prise de décision sur la façon d'aligner les besoins concurrents de l'avancement professionnel et de la garde d'enfants, dit le professeur Thomas Lemke, de l'Université Goethe en Allemagne. "C'est ce qu'on appelle souvent une solution technologique à un problème de société, " il a dit.

Cette solution technologique impose à l'individu un fardeau supplémentaire pour s'adapter afin que la société n'ait pas besoin de changer. Le professeur Lemke a déclaré qu'il existe un réel danger que cela devienne une attente de la société. La cryoconservation pourrait devenir la police d'assurance ultime. Des entreprises privées proposent déjà des services bancaires pour le sang de cordon ombilical, qui est riche en cellules souches. Peut-être à l'avenir, nous pourrons également mettre en banque du tissu cardiaque.

Le professeur Lemke étudie les impacts sociétaux de cette « vie suspendue, " comme il l'appelle, à travers l'Europe à travers le projet CRYOSOCIETIES. Il examine comment les pratiques de cryoconservation se sont développées et comment elles influencent notre prise de décision.

Alors que les sociétés ont souvent associé la froideur à la mort, la cryoconservation crée de nouvelles opportunités, des soins médicaux à la biodiversité.

"Ce n'est plus l'état de non-transformation, de rester inerte. Mais plutôt, ça mobilise et ça ouvre des options, " a déclaré le professeur Lemke. "Notre imagerie culturelle du gel est sur le point de changer."