Cryoconservation

La cryoconservation est le maintien de cellules, gamètes, tissus ou microorganismes à très basse température en vue d’un stockage prolongé. Sous la température de transition vitreuse, les mouvements moléculaires et les réactions biologiques deviennent extrêmement lents. L’azote liquide, à environ −196 °C, ou sa phase vapeur sont couramment employés pour conserver les échantillons.

Contraintes physiques et biologiques

Le refroidissement expose les cellules à deux dangers liés : la formation de cristaux de glace et les variations de concentration des solutés autour des membranes. Une congélation trop rapide favorise la glace intracellulaire ; un refroidissement trop lent peut prolonger la déshydratation et les contraintes osmotiques. Des cryoprotecteurs pénétrants, comme le diméthylsulfoxyde ou certains glycols, et non pénétrants, comme des sucres ou des protéines, réduisent une partie de ces lésions. Leur efficacité dépend toutefois de leur concentration, de leur toxicité, de la durée d’exposition, du type cellulaire et de l’espèce.

La congélation lente contrôlée favorise une déshydratation progressive avant la solidification. La vitrification utilise au contraire un refroidissement très rapide et des concentrations élevées de cryoprotecteurs pour obtenir un état amorphe sans cristaux macroscopiques. Au réchauffement, une vitesse inadéquate peut provoquer une recristallisation ou une dévitrification. Préparation, refroidissement, stockage, réchauffement et retrait des cryoprotecteurs constituent ainsi une seule chaîne biologique.

Chez les organismes aquatiques

La cryoconservation de la semence est techniquement établie chez de nombreuses espèces de poissons. Elle permet de dissocier dans le temps la collecte des gamètes et la fécondation, de sécuriser certaines lignées d’élevage, de soutenir les programmes de sélection et de constituer des collections de ressources génétiques. La qualité après décongélation ne se réduit pas au pourcentage de spermatozoïdes mobiles : vitesse, durée de motilité, intégrité membranaire, dommages de l’ADN et capacité fécondante décrivent des dimensions complémentaires.

Les œufs et embryons de poissons entiers restent beaucoup plus difficiles à cryoconserver. Leur grande taille, leur richesse en vitellus, leur faible rapport surface-volume, la présence de compartiments et la perméabilité limitée aux cryoprotecteurs empêchent un refroidissement et une déshydratation uniformes. La glace peut alors se former dans certaines régions alors que d’autres subissent une toxicité excessive.

Des approches existent pour des cellules germinales, des gonades, des follicules ovariens, des cellules somatiques et certains tissus, ainsi que pour divers stades d’invertébrés aquatiques. Ces matériels peuvent aussi contribuer à restaurer un patrimoine génétique par transplantation ou culture cellulaire. Leur niveau de maturité technique varie néanmoins selon l’espèce et le type d’échantillon.

Une cryobanque associe les échantillons à leur identité taxonomique, leur origine, leur statut sanitaire, leur protocole et leurs contrôles de qualité. Elle conserve un matériel biologique échantillonné à un moment donné ; elle ne représente la diversité d’une population que si le plan de collecte inclut un nombre et une origine d’individus adaptés à cet objectif.