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Des grenouilles aux arbres : quels organismes ont inspiré notre cryogénisation ?
La cryoconservation est une technologie de bioscience à fort potentiel qui permet de préserver efficacement des cellules, des tissus ou des organes. Son principe de base est de congeler les matières biologiques à des températures extrêmement basses (comme −80 °C ou −196 °C), ce qui permet d’arrêter efficacement le métabolisme cellulaire et de réduire les dommages causés aux matières biologiques. Le potentiel de cette technologie ne se limite pas au transport longue distance ou au stockage à long terme d’échantillons biologiques, mais inclut également la possibilité de créer des banques d’échantillons. Parmi eux, certains des organismes qui ont inspiré notre technologie de congélation proviennent de la nature, comme les arbres, les grenouilles des bois et les tardigrades. Ces organismes dotés d’une résistance unique au froid ont joué un rôle important dans le développement de la technologie de congélation.
Une étape importante dans la technologie des cryoprotecteurs est l’ajout de molécules appelées cryoprotecteurs (CPA) au matériau pour réduire le choc osmotique et le stress physique subis par les cellules pendant le processus de congélation.
Un modèle de technologie de cryoconservation naturelle
La grenouille des bois est l’une des créatures étonnantes qui peuvent tolérer le gel de son sang et de ses tissus. Ils y parviennent en accumulant de l’urée avant l’arrivée de l’hiver, protégeant ainsi leurs cellules des dommages causés par la formation de cristaux de glace à l’intérieur. Le biologiste Dr Kenneth B. Storey a mené des recherches approfondies sur le phénomène de la « grenouille gelée » et a révélé les principes biologiques derrière ce phénomène.
« Les grenouilles des bois sont capables de survivre à de nombreux épisodes de gel/dégel à condition que pas plus de 65 % de l'eau de leur corps soit gelée. »
Également connus sous le nom d'« oursons d'eau », les tardigrades résistent au gel en remplaçant une grande partie de leur eau interne par un sucre appelé tréhalose, qui empêche la formation de cristaux de glace. Les propriétés présentées par ces organismes suscitent non seulement la curiosité des scientifiques, mais offrent également des solutions potentielles pour développer de nouvelles technologies de cryoprotection.
Évolution historique de la technologie de la réfrigération
Les recherches sur la technologie de cryoconservation remontent aux années 1950. L’une des premières théories a été proposée par James Lovelock, qui pensait que les dommages causés par le gel aux globules rouges étaient en grande partie dus aux effets de la pression osmotique. À mesure que la recherche s’approfondit, la technologie de congélation des ovules a progressivement mûri et a commencé à s’étendre à la congélation des matières humaines. En 1954, trois grossesses à partir d’œufs de vers congelés ont démontré la faisabilité de cette technologie.
« En 1967, James Bedford est devenu le premier humain à être congelé et réanimé, un événement qui a marqué un nouveau défi pour la technologie cryogénique. »
Bien que la technologie de cryoconservation se soit développée rapidement, elle comporte encore de nombreux risques. Par exemple, les cristaux de glace formés pendant le processus de congélation peuvent endommager les cellules. Cependant, de nombreux phénomènes tels que les effets de solution, la déshydratation cellulaire et la formation de cristaux de glace à l’intérieur des cellules rendent cette technologie difficile à appliquer.
Principales méthodes pour surmonter les risques
À mesure que la technologie cryogénique a évolué, les scientifiques ont développé une série de méthodes efficaces pour surmonter les dommages causés par le processus de congélation. Parmi elles, la technologie de congélation programmable lente est largement utilisée, et son processus consiste à refroidir lentement les cellules à −196 °C sur plusieurs heures. Cela permet non seulement aux cellules de drainer progressivement l’eau, mais réduit également les dommages mécaniques à la membrane cellulaire causés par la formation de cristaux de glace.
« En contrôlant strictement la vitesse de refroidissement et en utilisant des cryoprotecteurs appropriés, de nombreux échantillons biologiques ont réussi à maintenir leur fonction et leur viabilité. »
D'autre part, la naissance de la technologie de vitrification peut empêcher efficacement la formation de cristaux de glace pendant le processus de congélation. Cette technologie a été introduite par Greg Fahy et William F. Rall dans la cryoconservation reproductive dans les années 1980, améliorant considérablement la survie taux de cellules et de tissus.
Applications multiples de la technologie de réfrigération
La gamme d'applications de la technologie de congélation est extrêmement large : du sperme, des embryons aux ovules, et même aux tissus végétaux, tous peuvent être conservés par congélation. De plus, le rôle de cette technologie dans la reproduction assistée et la médecine reproductive devient de plus en plus important, apportant davantage d’espoir en matière de fertilité humaine.
« Par exemple, grâce à la cryoconservation, il y a eu des cas où des embryons ont été conçus avec succès et sont nés naturellement 27 ans plus tard. »
La technologie de congélation contribue également de manière significative à la protection de la biodiversité et à la préservation des semences de plantes. Aujourd’hui, de nombreuses organisations écologiques et scientifiques du monde entier travaillent sur la manière de préserver plus efficacement les ressources écologiques en réponse aux menaces posées par le changement climatique et les activités humaines.
Avec les progrès continus de la science et de la technologie, nous ne pouvons nous empêcher de nous demander si la technologie cryogénique sera en mesure de réaliser pleinement la résurrection des organismes dans le futur. Comment cela changera-t-il la compréhension humaine de la nature de la vie et son attitude envers nature?
