Le mot cryonie peut induire en erreur. On imagine une congélation, un corps changé en glace comme un steak au fond d'un congélateur. Pourtant, la cryonie vise un objectif plus précis, que résume une formule en apparence contradictoire : préserver sans congeler. C'est le principe de la vitrification. Voici une brève explication de cette technique, de ses possibilités et, point tout aussi important, de ses limites.
Amener un corps à l'état vitreux
La vitrification consiste à faire passer un liquide à l'état solide sans jamais former de cristaux. Le mot vient du latin vitrum, qui signifie « verre » : une image qui aide à comprendre le phénomène. La plupart des liquides cristallisent lorsqu'on les refroidit. Mais, dans certaines conditions de composition et de refroidissement, ils deviennent de plus en plus visqueux jusqu'à former un solide rigide dont la structure reste désordonnée. Aucun cristal ne se forme. Les molécules conservent presque exactement leur disposition à l'état liquide, mais sont désormais immobilisées.
En cryoconservation, éviter la formation de cristaux de glace est essentiel pour préserver la structure du cerveau. L'eau des cellules du corps est en grande partie remplacée par des agents cryoprotecteurs. Le tissu est ensuite refroidi jusqu'à passer sous sa température de transition vitreuse, située entre −120 °C et −135 °C environ, et se solidifie. Le résultat n'est pas un corps congelé. C'est un tissu à l'état vitreux, un état dans lequel la dégradation s'est pratiquement arrêtée.
Ce que permet la vitrification
Lorsqu'elle est réalisée dans de bonnes conditions, la vitrification remplit quatre fonctions :
- Elle empêche la formation de cristaux de glace et évite ainsi les lésions mécaniques qu'ils provoquent dans les tissus.
- Elle préserve l'organisation des cellules et la structure du tissu, notamment les connexions entre les neurones du cerveau.
- Elle ralentit les réactions chimiques et biologiques au point de suspendre presque entièrement la dégradation du tissu.
- Elle vise à conserver les structures du tissu qui porteraient les informations constitutives de l'identité d'une personne, la partie qui encode réellement une personne, dans l'espoir qu'une technologie future permette de réparer ce tissu et de retrouver ces informations.
Ce dernier point est au cœur de la démarche : la biostase repose sur l'hypothèse que préserver les structures biologiques permettrait de préserver l'identité d'une personne jusqu'au jour où une réanimation deviendrait possible, ce qu'est la biostase.
Ce que la vitrification ne fait pas
Il faut toutefois préciser les limites de cette technique. La vitrification ne ramène pas à la vie. Elle ne fait pas régresser le vieillissement et ne guérit pas la maladie à l'origine du décès. Elle ne garantit pas, à elle seule, qu'une personne sera un jour ranimée. Son objectif est de préserver les structures biologiques d'une personne dans l'espoir de permettre une éventuelle réanimation, une possibilité que l'inhumation ou la crémation excluraient. Cette démarche repose sur l'espoir de progrès futurs, dont rien ne garantit qu'ils permettront une réanimation. Celle-ci reste actuellement impossible, car la réanimation n'est actuellement pas possible.
Tout le reste dépend de la réussite de cette seule étape. Si les dommages causés par la congélation détruisaient la structure du cerveau dans les premières heures, même une médecine future ne pourrait reconstituer les structures perdues, car les informations nécessaires auraient elles aussi disparu. L'enjeu de la vitrification est donc de préserver les structures biologiques associées à l'identité de la personne. C'est pourquoi la vitrification occupe une place centrale dans la manière dont une cryoconservation moderne est réellement menée.
Quand la fixation est la meilleure option
La vitrification nécessite une répartition homogène du cryoprotecteur dans les tissus, ce qui suppose que le réseau vasculaire permette encore sa diffusion. Lorsque les lésions dues à l'ischémie sont déjà importantes, la perfusion ne permet plus de répartir uniformément le cryoprotecteur, et des cristaux de glace peuvent se former dans les zones les plus vulnérables. Dans ces situations, une autre méthode peut être envisagée : la cryoconservation après stabilisation par un aldéhyde, ou ASC.
L'ASC commence par une perfusion du cerveau au glutaraldéhyde, un fixateur qui réticule les protéines entre elles. La dégradation s'arrête immédiatement et la structure est figée avant même que le refroidissement ne commence. Une fois le tissu stabilisé, la concentration du cryoprotecteur est progressivement augmentée jusqu'à environ 65 % d'éthylène glycol. Le cerveau est ensuite vitrifié aux alentours de −135 °C pour être conservé à long terme.
Des résultats expérimentaux illustrent l'intérêt de cette méthode. La préservation des connexions synaptiques dans un cerveau de porc entier par l'ASC a été vérifiée après réchauffement par microscopie électronique 3D. Ce résultat a valu à l'équipe le grand prix des mammifères de la Brain Preservation Foundation.
Cette méthode présente toutefois une limite majeure. La fixation n'est réversible par aucun moyen actuellement envisageable. Le glutaraldéhyde préserve très finement le connectome, mais les liaisons chimiques qu'il crée entre les protéines empêchent, avec les techniques actuelles, de rétablir le fonctionnement biologique du tissu. L'ASC préserve l'organisation des connexions neuronales, mais ne permet pas, avec les moyens actuels, de rétablir le fonctionnement du tissu d'origine. Cela soulève la question de la continuité de l'identité personnelle.
C'est pourquoi cette méthode n'est pas privilégiée. Lorsque la perfusion se déroule bien, la vitrification vise à préserver à la fois les structures porteuses d'information et la possibilité théorique de rétablir un jour le fonctionnement du tissu. On recourt à l'ASC lorsque, sans cette méthode, toute la structure risquerait d'être perdue.
En résumé : la cryoconservation moderne vise à vitrifier le tissu plutôt qu'à le congeler. Les agents cryoprotecteurs réduisent la formation de glace afin que la structure biologique puisse passer à un état stable et vitreux.
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