La CRYOPRÉSERVATION ; s’inspirer de la nature pour sauver des vies ?

Bientôt novembre. Dans les régions nordiques du globe, comme le Canada/Québec, la nature ralentit son rythme et plusieurs espèces animales pour assurer leur survie, entreront en «hivernation», en «hibernation» ou encore… En CRYOPRÉSERVATION.

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Des mécanismes de survie impressionnants !

Ces capacités d’adaptation exceptionnelles que possèdent certains animaux leur permettant de réduire leur métabolisme corporel à un état de vitalité minimale, font l’envie de l’être humain qui aimerait pouvoir maîtriser son corps à ce point.

Cette faculté d’adaptation à son environnement, est-elle vraiment inaccessible à l’être humain ?

Tout d’abord tentons de comprendre en quoi consiste les trois phénomènes de ralentissement des fonctions vitales, déclenchées chez les animaux à l’approche de l’hiver dans les pays nordiques.

L’HIVERNATION

C'est un état de somnolence hivernale chez certains animaux.

Caractéristiques observées :

• Un sommeil interrompu par plusieurs périodes de réveils.
• Une hypothermie du corps modérée.
• Ce ne sont pas toutes les fonctions vitales qui cessent.
  Espèces touchées : le cerf de virginie, le castor, l’ours (semi-hibernant).

L’HIBERNATION

C’est une forme de léthargie profonde.

Caractéristiques observées :

• Une diminution importante de la température corporelle ; maintenue par la thermogenèse légèrement au-dessus de 0 celsius.
• Un ralentissement de toutes les fonctions vitales (Ex. Respiration)
• Ils utilisent leurs réserves de graisse accumulées.
  Espèces touchées : le loir, la marmotte, la souris, certaines chauves-souris et la plupart des grenouilles.
  
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La CRYOPRÉVERSATION
Leur corps gèle durant la période d’hibernation et le printemps venu, ils reviennent à la vie.

Caractéristiques observées :

• Survient lorsque la température descend sous 0 celsius
• Les fonctions vitales s’arrêtent (respiration, cœur, cerveau)
• Le corps gèle presqu’entièrement ; des cristaux de glace se forment sous la peau.
• L’eau des organes vitaux, comme le foie et le cœur, se retire.

La Grenouille des bois (Rana Sylvatica), une petite grenouille brune des régions du nord de l’Amérique, est la seule à réussir cet exploit. Son corps est gelé à 65 %, elle ressemble à un petit cube de glace, et reprend vie au printemps !

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Les chercheurs du domaine médical tentent de mieux comprendre le phénomène…

Cette étonnante faculté d’adaptation qu’est la CRYOCONSERVATION chez la grenouille des bois, intéresse de nombreux scientifiques, qui aimeraient contrôler ce mécanisme de régulation physiologique prodigieux.

La recherche médicale s’y intéresse tout particulièrement, car elle fait face à une pénurie criante d’organes (cœurs, reins, poumons, foies) qui pourraient être greffés pour sauver des vies. Les organes vitaux prélevés sur des donneurs décédés ne peuvent être gardés que quelques heures dans un liquide maintenu à 4 Celsius. Dans ces circonstances la marge de manœuvre pour trouver une personne compatible et effectuer le transport est extrêmement réduite.

On aimerait pouvoir congeler ses organes humains et augmenter ainsi leur durée de conservation, permettant de faire de grandes réserves disponibles.

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La CRYOPRÉSERVATION, une méthode de conservation à très basse température (-196 °C dans de l’azote liquide), est un avenue pleine de promesses. On a uniquement réussi à ce jour à congeler durant de nombreuses années du sperme (20 ans), des embryons (14 ans), des cellules souches ou encore des globules rouges.
Mais le défi est immensément plus complexe pour des organes entiers…

Seulement 10 % des besoins mondiaux en transplantation sont actuellement comblés, selon l’Organisation mondiale de la santé.

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Les listes d’attente s’allongent sans cesse …

« Chaque année, au Canada, pour environ 2 000 greffes réalisées, plus de 4 000 personnes demeurent en attente et environ 250 meurent, faute d’avoir été appelées à temps. »

La capacité de la grenouille des bois à survivre à une congélation presque totale fascine Kenneth Storey (université de Carleton, Ottawa) spécialiste mondial de la «cryobiologie». Elle étudie cet amphibien depuis 30 ans afin de comprendre comment fonctionne ses mécanismes physiologiques pour pouvoir arriver éventuellement à congeler des organes humains.

Voici le genre de question à laquelle il se heurte :

Comment s’expliquer que l’eau gelée ne fasse pas éclater les organes ?

Le secret bien gardé de la grenouille Rana sylvatica, semble être un antigel naturel accumulé dans le foie ; LE GLUCOSE !
Lorsque la température extérieure s’abaisse l’hiver venu, son foie libère de grandes quantités de glucose qui pénètre dans toutes les cellules de son corps (concentration 10 fois supérieure à celle d’une personne diabétique). Ainsi, à l’intérieur de ses cellules, il y a un liquide qui demeure visqueux, alors que, à l’extérieur, environ 65 % de l’eau gèle.
Malheureusement à ce jour, l’ajout de protéines antigel n’est pas suffisant pour protéger les organes.

Une autre voie prometteuse est présentement explorée ; LA CRYOGÉNISATION

Dans une étude publiée en mars dans la revue Science, les scientifiques de l'université du Minnesota expliquent avoir réussi à réchauffer des tissus cryogénisés, tout en les maintenant en parfait état.

Une méthode de CRYOGÉNISATION qu’on appelle également «VITRIFICATION» est utilisée dans les cliniques de fécondation in vitro pour conserver des embryons. La cryogénisation, ce n’est pas de la congélation. On ajoute des produits dits cryoprotecteurs (comme le glucose), pour ensuite immerger les cellules dans de l’azote liquide. Les molécules d’eau se figent de manière désordonnée et se vitrifient comme du verre. C’est dans les années 80 que le cryobiologiste Greg Fahy a réussi à congeler des tissus sans les abîmer. Ce chercheur a récemment "vitrifié" un organe (un rein de lapin) à -130 °C. Quelques autres tentatives ont été réalisées sur des organes d’animaux sans véritable succès. Plusieurs obstacles demeurent.

Un défi encore plus grand sera à franchir dans les prochaines années ...

La DÉCONGÉLATION semble être un processus encore plus difficile à maîtriser que la congélation.
Ido Braslavsky (biochimiste - université hébraïque de Jérusalem et chercheur - l’université Stanford.)

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le principal problème c’est quand on réchauffe l’organe, il se forme des cristaux, ce qui l'endommage. Les scientifiques expérimentent depuis plusieurs années des méthodes pour réchauffer les organes sans les détériorer. Ils cherchent une façon de dégeler la totalité de l’organe très rapidement.
Le chauffage par nanoparticules apparaît comme la technique la plus prometteuse. Elle opère par convection (transfert de chaleur), est efficace mais compliquée et n’est applicable que sur de très petits volumes de liquides (un millilitre). Les chercheurs utilisent un champ magnétique pour stimuler les nanoparticules qui s’activent, chauffant rapidement et intensément le liquide vitrifié.

Nous avons déployé des nanoparticules d'oxydes de fer autour et dans les tissus qui servent de source de chaleur répartie dans la solution.

• John Bischof

Les scientifiques ont réussi à réchauffer, des tissus des artères de porcs, dans une solution de 50 ml, c’est 50 fois plus ! Ce n’est cependant pas assez, John Bischof dit qu’il faudra atteindre les 80 ml. Selon le cryobiologiste Kelvin Brockbank, la technique devrait être au point dans environ une dizaine d’années.

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Et que pense-t-on de cryogéniser des humains ?

Cela demeure pour le moment de la science-fiction et c’est un domaine d’étude appelé CRYONIE qui est bien différent.
Jusqu’à présent, la science est encore concentrée sur de petits organes et la méthode n’est assurément pas encore au point. Alors en ce qui concerne l’être humain ce n’est pas pour demain !

Mais envisager une banque d'organes qui répondrait aux besoins serait déjà un rêve qui est en train de devenir de plus en plus accessible.

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D’ici là, l’action la plus profitable pour sauver des vies est de vous sensibiliser aux dons d’organes afin de réduire l’écart au maximum entre les donneurs et les receveurs.

Tourlou !

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Sources:

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Hivernation
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Hibernation
• http://www.alloprof.qc.ca/BV/Pages/s1217.aspx
• http://pleinderessources.gouv.qc.ca/chronique/capsule/pleins-feux-sur-grenouille-des-bois-77.html
• https://www.quebecscience.qc.ca/sciences/cryopreservation-organes-sur-la-glace/
• https://www.huffingtonpost.fr/2017/03/01/des-chercheurs-ont-reussi-a-rechauffer-parfaitement-des-organes_a_21864896/