Si vous dites lors d’un dîner que vous travaillez dans le domaine de la cryonie, on vous répondra presque toujours : « Alors, vous congelez des gens ? » C’est l’idée reçue la plus répandue sur la cryonie. Or, la distinction entre congélation et vitrification est essentielle. La cryonie ne congèle pas les personnes. La congélation risque en effet d’endommager gravement le cerveau que l’on cherche à préserver. La technique employée est la vitrification : elle vise à faire passer les tissus à un état vitreux sans former les cristaux de glace qui risqueraient de les endommager.
Pour comprendre cette distinction, il faut examiner le comportement de l’eau lorsqu’elle refroidit. L’eau représente une grande partie de la masse du corps humain, et environ 73 % de celle du cerveau : c’est elle qui pose problème.
Ce que fait réellement la congélation
L’eau possède une particularité qui complique la conservation des tissus : elle se dilate en gelant. Lorsque l’eau liquide refroidit jusqu’à 0 °C, ses molécules ralentissent et s’organisent en un réseau cristallin rigide, un réseau qui occupe environ 9 % de volume de plus que le liquide initial. C’est pour cela qu’une bouteille oubliée éclate au congélateur. C’est aussi pour cela que la congélation est si destructrice pour les tissus vivants.
Lorsqu’un volume important de tissu gèle, la glace se forme surtout entre les cellules plutôt qu’à l’intérieur de celles-ci. Deux phénomènes dommageables se produisent alors simultanément. La glace, en grossissant, comprime les cellules dans des espaces toujours plus restreints et déforme le tissu environnant. Parallèlement, à mesure que l’eau cristallise, les sels et les autres substances dissoutes se concentrent dans le liquide restant, jusqu’à atteindre des concentrations toxiques pour les cellules. Les cellules subissent donc à la fois des contraintes mécaniques et les effets toxiques de cette concentration en solutés.
Vous en avez déjà vu le résultat à petite échelle. Congelez une fraise, puis laissez-la décongeler : elle devient molle et perd sa forme, car la formation de glace a endommagé ses cellules. Imaginez maintenant les conséquences de tels dommages dans le cerveau, dont on cherche justement à préserver la structure. La mémoire et l’identité dépendent notamment de l’organisation des connexions entre les neurones, comme l’explique l’article « Mémoire, identité et cerveau ». Préserver cette organisation suppose donc d’éviter les dommages causés par les cristaux de glace.
La vitrification : un solide sans glace
C’est pour éviter ces dommages que l’on recourt à la vitrification. Le terme vient du latin *vitrum*, qui signifie « verre » : il désigne le passage à un état vitreux. Une substance vitrifiée est solide et très froide, mais elle ne cristallise jamais. Les molécules deviennent moins mobiles et se figent dans une organisation désordonnée, comme à l’état liquide. En l’absence de cristaux de glace, les tissus échappent aux dommages liés à leur formation. L’objectif est ainsi de préserver la structure des tissus sans formation de glace.
Pour vitrifier un corps humain, il faut utiliser des substances cryoprotectrices. Des solutions cryoprotectrices sont introduites dans le corps par perfusion pour remplacer une partie de l’eau présente dans les tissus et limiter la formation de glace, grâce à des agents cryoprotecteurs. Ces substances abaissent la température de cristallisation et favorisent le passage à l’état vitreux lors du refroidissement. Au cours du refroidissement, les tissus passent à l’état vitreux lorsque leur température descend sous le seuil de transition vitreuse, situé ici entre −130 °C et −120 °C. À ces températures, les réactions chimiques responsables de leur dégradation sont fortement ralenties.
Comment se déroule la vitrification ?
Il ne s’agit pas d’une simple immersion dans un liquide froid. La procédure comporte plusieurs étapes, mises en œuvre dès que possible après le constat du décès. Une fois le décès constaté, il faut intervenir au plus vite pour limiter la dégradation des cellules et préserver au mieux la structure des tissus, dans le cadre de la course contre la dégradation cellulaire autour de laquelle tout ce domaine s’organise. Une équipe d’astreinte s’efforce de stabiliser le patient, de rétablir la circulation et d’entamer un refroidissement rapide, tout en maintenant le corps au-dessus du point de congélation afin qu’aucune glace ne se forme avant l’introduction des agents protecteurs.
Vient ensuite la perfusion : une solution cryoprotectrice est introduite dans les vaisseaux sanguins. Sa concentration augmente progressivement à mesure que le corps refroidit. Une fois les tissus suffisamment imprégnés de cryoprotecteur, le refroidissement se poursuit jusqu’à −196 °C. Le corps est ensuite conservé à long terme dans un récipient isotherme appelé vase de Dewar. Toutes ces étapes visent le même objectif : obtenir un état vitreux en évitant la formation de glace.
Parler de « congélation des morts » ne décrit donc pas correctement le principe de la vitrification. La vitrification vise à éviter la formation de cristaux de glace, qui endommageraient les structures que l’on cherche à préserver.
En résumé : la congélation forme des cristaux de glace qui endommagent les tissus. La vitrification associe des cryoprotecteurs à un refroidissement contrôlé pour faire passer les tissus à l’état vitreux en limitant la formation de glace.
Pour aller plus loin