La cryogénisation n’est pas une formule toute faite consistant à « refroidir, stocker et attendre ». Il s’agit d’un domaine de recherche actif, et l’écart entre une préservation réalisée en 1970 et une autre effectuée aujourd’hui est considérable et mesurable. Chaque amélioration de la fidélité de la préservation ultrastructurale d’un cerveau augmente directement les chances que la technologie médicale future permette une réanimation avec des souvenirs, une personnalité et une identité intacts. Cet article présente les avancées de ce domaine, ce qu’il a démontré, ce qu’il n’a pas encore démontré, et qui mène ces travaux.
Un domaine, et non une technique en particulier
Le changement décisif a consisté à passer de la congélation à la vitrification, c'est-à-dire la transformation d'un tissu imprégné de cryoprotecteur en un état vitreux sans formation de glace, une technique proposée par le cryobiologiste Greg Fahy en 1984 et adoptée pour les cas humains vers l'an 2000.
La vitrification n'est pas parvenue à son aboutissement, et la raison de cet échec fera l'objet de la section suivante. Les concentrations en cryoprotecteurs nécessaires pour empêcher la formation de glace sont suffisamment élevées pour être toxiques, et chaque solution de vitrification mise au point depuis lors a constitué une tentative visant à creuser l'écart entre la concentration permettant la vitrification et celle entraînant la mort.
Les quatre problèmes sur lesquels travaille la discipline
1. Toxicité des cryoprotecteurs. Il s’agit là du problème central, et l’ouvrage de référence le stipule sans ambages. L’ouvrage *Human Cryopreservation Procedures* (de Wolf et Platt, vérifié par Brian Wowk) l’exprime ainsi : le véritable défi de la cryobiologie ne consiste pas à concevoir des solutions qui empêchent la formation de glace lors de refroidissements lents, mais à concevoir des solutions de vitrification non toxiques.
Les progrès réalisés dans ce domaine ont pris la forme d'une série de résultats de conception spécifiques plutôt que d'une avancée unique. La toxicité de certains cryoprotecteurs diminue lorsqu'ils sont associés à d'autres ; la découverte par Fahy que le DMSO neutralise la toxicité du formamide en est l'exemple le plus connu. Une variable de composition appelée qv* permet de prédire la toxicité générale d’une solution de vitrification, ce qui a permis de passer d’une formulation empirique à une formulation rationnelle. Son application a donné un résultat contre-intuitif : les agents vitrifiants plus faibles favorisent une meilleure viabilité ; ainsi, le remplacement du propylène glycol par une concentration plus élevée d’éthylène glycol a augmenté la viabilité cellulaire. Les inhibiteurs de formation de glace synthétiques abordent le problème sous un autre angle. En 2000, Brian Wowk et ses collègues ont démontré que les polymères pouvaient inhiber la nucléation hétérogène de la glace, et que le copolymère d’alcool polyvinylique et le polyglycérol ainsi obtenus, commercialisés sous les noms de X-1000 et Z-1000, réduisaient la concentration minimale en cryoprotecteur nécessaire à la vitrification. Une quantité moindre de cryoprotecteur signifie une toxicité moindre.
L'état actuel des connaissances sur cette question est présenté dans la même référence. Dans les expériences menées dans de bonnes conditions, on estime que la viabilité du cerveau est perdue au cours des premières phases ou de la phase intermédiaire de la perfusion cryoprotectrice, en raison de la toxicité des cryoprotecteurs et de la déshydratation induite par ceux-ci. La préservation de l'ultrastructure et celle de la viabilité ne constituent pas, à l'heure actuelle, un même objectif, et seule la première est actuellement à notre portée.
2. L'introduction du cryoprotecteur dans un cerveau entier. German et al. expliquent clairement pourquoi un cerveau entier présente plus de difficultés qu'une coupe. Le cryoprotecteur doit parvenir à travers le système vasculaire, mais la perméabilité et la conductivité hydraulique ne correspondent pas au niveau de la barrière hémato-encéphalique en raison de la forte concentration d’aquaporine-4 dans les pieds périvasculaires des astrocytes. Leur protocole sur le cerveau entier a abouti lors d’une tentative sur trois. Les aquaporines sont désignées comme une cible méritant d’être attaquée directement.
3. Rétablir la chaleur. Le réchauffement constitue la partie la plus difficile du cycle. Lors du refroidissement, la température doit dépasser une fois le seuil de formation de glace ; lors du réchauffement, le tissu traverse cette même plage plus lentement, de sorte que de la glace, qui ne s’était pas formée lors de la baisse de température, peut alors se former. Le réchauffement par conduction s’effectue de l’extérieur vers l’intérieur et est donc limité par la taille du tissu, que le groupe allemand situe à peu près au niveau du plus gros tissu que leur méthode permet de traiter. Au-delà de cette taille, des méthodes volumétriques sont nécessaires. En 2023 , un groupe de l’université du Minnesota a vitrifié des reins de rat, les a conservés pendant 100 jours au maximum et les a réchauffés à une vitesse moyenne de 63,7 °C par minute en excitant des nanoparticules d’oxyde de fer recouvertes de silice dans un champ de radiofréquence ; les reins ont été transplantés et ont permis de maintenir les animaux en vie. La même année, le groupe de Ramon Risco à Séville a atteint 217,8 °C par minute à l’aide d’ultrasons focalisés de haute intensité, qui déposent de la chaleur dans un volume et ne nécessitent pas de nanoparticules dans le tissu. Un article publié en 2025 a étendu la vitrification et le « nanowarming » à des volumes de l’ordre du litre. Aucune de ces deux méthodes n’a encore été appliquée à un organe de la taille d’un cerveau humain.
4. Rupture en dessous de la transition vitreuse. En dessous de la transition vitreuse, le solide continue de se contracter et ne peut plus se détendre ; il évacue alors la contrainte en se rompant. Une étude de 2025 a montré que la formation de fissures suit la contraction thermique et les gradients de température générés par un refroidissement rapide. Les mesures d'atténuation consistent en un refroidissement lent jusqu'à des températures cryogéniques et en un stockage à température intermédiaire.
Qu'est-ce qui a été démontré, et dans quelle mesure ?
Les affirmations ci-dessous sont classées en fonction de ce que chaque expérience a effectivement démontré, et dans quel système.
Un organe entier, vitrifié puis transplanté. L'équipe de Fahy, au sein de 21st Century Medicine, a rapporté en 2009 qu'un rein de lapin imprégné de la solution de vitrification M22, refroidi à -135 °C sans formation de glace, puis réchauffé et transplanté, avait fonctionné comme le seul rein de l'animal. Cela reste la démonstration la plus évidente qu'un organe complexe peut survivre à ce cycle complet.
L'ultrastructure a été préservée dans l'ensemble d'un cerveau grâce à la fixation. La cryoconservation stabilisée à l'aldéhyde, dont les résultats ont été publiés dans la revue *Cryobiology* en 2015, a remporté le prix de la Brain Preservation Foundation dans la catégorie « grands mammifères » en 2018, grâce à la préservation de la connectivité synaptique dans l'ensemble d'un cerveau de porc, vérifiée par microscopie électronique tridimensionnelle après réchauffement. Le glutaraldéhyde fixe d'abord l'ultrastructure, ce qui exclut toute résurrection biologique de ce tissu ; les avantages et les inconvénients de cette méthode sont abordés dans la section consacrée à la préservation sans congélation.
Préservation de l'ultrastructure de l'ensemble d'un cerveau par vitrification seule. Un prépublication de 2026 signée par Fahy, Ralf Spindler, Brian Wowk et leurs collègues fait état de la cryoconservation ultrastructurale et histologique de cerveaux de mammifères par vitrification, sans fixation préalable aux aldéhydes. Cet article n'a pas encore fait l'objet d'une évaluation par les pairs.
Récupération fonctionnelle dans l'hippocampe murin. En mars 2026, Alexander German et ses collègues de l’université d’Erlangen-Nuremberg ont publié dans la revue PNAS une étude sur la récupération fonctionnelle de l’hippocampe murin adulte après cryoconservation par vitrification. Des coupes, ainsi que le cerveau entier in situ, ont été maintenus en dessous de la température de transition vitreuse pendant une durée comprise entre dix minutes et sept jours, puis réchauffés et soumis à des enregistrements. Les potentiels membranaires au repos, la transmission synaptique, la réactivité métabolique et la potentialisation à long terme ont tous été rétablis. La LTP mesurée après vitrification s’élevait à 138,06 ± 6,90 %, contre 157,68 ± 7,14 % chez les témoins (P = 0,072), sur respectivement sept et huit coupes provenant de sept souris. Cette différence n’est pas statistiquement significative, mais avec cet échantillon, la comparaison n’est pas suffisamment puissante pour exclure une réduction réelle non plus, et les auteurs qualifient ce résultat de récupération à court terme. La conclusion est que le mécanisme cellulaire de l’apprentissage et de la mémoire est resté opérationnel malgré l’arrêt complet de la mobilité moléculaire, dans l’hippocampe de la souris, pendant plusieurs jours. Ce résultat ne concerne pas le cerveau humain, les organes entiers à l’échelle humaine, ni les longues durées de stockage. La revue PNAS a publié un commentaire indépendant à ce sujet en juin 2026.
Tissu cérébral humain vivant conservé et récupéré. En 2024, une équipe de l'université de Fudan a publié un protocole qu'elle a baptisé « MEDY », à base de méthylcellulose, d'éthylène glycol, de DMSO et de Y27632. Après décongélation, le tissu cérébral humain et les organoïdes neuronaux ont conservé leur structure, leur diversité cellulaire et leurs fonctions neuronales.
Évaluation de la qualité de la conservation
On désigne par « mesure de la qualité » deux concepts différents, et c'est en les confondant qu'un domaine finit par se donner bonne conscience. L'un évalue la préservation effectivement obtenue. L'autre mesure les désagréments subis par le patient tout au long du parcours. Les deux ont leur place dans le dossier médical, mais seul le premier constitue une preuve du résultat.
Indicateurs de résultats : résultats obtenus grâce à la préservation
La norme de référence définit trois groupes, chacun associé à une méthode. L’absence de formation de glace est évaluée par tomodensitométrie, qui permet de distinguer les zones vitrifiées des zones congelées, la glace et la solution vitrifiée environnante présentant des densités différentes. La préservation de l’ultrastructure est évaluée par microscopie électronique sur des échantillons cérébraux de l’ordre du microlitre. La viabilité est évaluée sur ces mêmes échantillons à l’aide de dosages tels que le rapport potassium/sodium. La norme énonce clairement la procédure à suivre : chaque rapport de cas doit contenir des clichés de tomodensitométrie et des micrographies électroniques documentant le degré de vitrification et de préservation ultrastructurale obtenu.
La même source est franche concernant la troisième mesure : il n'est actuellement pas possible d'obtenir des taux de viabilité élevés à partir d'échantillons cérébraux de patients, pour les raisons de toxicité évoquées plus haut. Aujourd'hui, un bon cas est celui qui démontre la vitrification et la préservation ultrastructurale, et non celui qui démontre la viabilité.
Mesures d'exposition : ce que le patient a vécu
Le S-MIX, un indicateur standardisé de l’exposition ischémique, convertit les données relatives à la température et à la circulation sanguine d’un cas en minutes équivalentes d’ischémie à température corporelle normale, en accordant plus d’importance à l’ischémie à chaud qu’à l’ischémie à froid. L’autre indicateur est la vitesse initiale de refroidissement, normalisée en fonction du poids du patient. Ces indicateurs permettent de comparer les cas entre eux et d’évaluer les modifications apportées au protocole par rapport à une référence. Ils décrivent les conditions dans lesquelles une préservation a été réalisée. Ils ne mesurent pas le résultat obtenu.
Ce que mesure l'Tomorrow.bio
Une tomodensitométrie est réalisée pour chacun de nos cas, ce qui permet de documenter le degré de vitrification plutôt que de le supposer. Nous avons réalisé des tomodensitométries sur un plus grand nombre de patients et publié les résultats pour un plus grand nombre d’entre eux que n’importe quel autre organisme de cryoconservation ; les rapports individuels sont publics et peuvent être consultés dans leur intégralité. La microscopie électronique nécessitant un consentement explicite pour prélever des échantillons de tissu cérébral, elle n’est pratiquée que lorsqu’un membre a donné cette autorisation ; à ce jour, cela ne concerne qu’un seul cas.
Cette distinction est importante lorsqu'on examine les affirmations d'une organisation en matière de qualité : la tomographie par computer (CT) permet de déterminer s'il y a eu formation de glace, tandis que seule la microscopie électronique permet de savoir ce qui est arrivé aux synapses.
Qui s'occupe de ce travail ?
La médecine du XXIe siècle a donné lieu aux résultats sur les reins de lapin, à la cryoconservation stabilisée par des aldéhydes, au cadre qv*, au M22 et aux inhibiteurs de la glace de synthèse. C'est là que sont nées la plupart des substances cryoprotectrices actuellement utilisées, plus que partout ailleurs.
C'est l'équipe d'Alexander German, à Erlangen-Nuremberg, qui a mené les travaux sur la récupération fonctionnelle mentionnés ci-dessus. Alexander German est un clinicien-chercheur en neurologie moléculaire et l'un des cofondateurs de Hiber, une entreprise spécialisée dans la préservation structurelle du cerveau.
Advanced Neural Biosciences, fondé en 2008 par Aschwin de Wolf et Chana Phaedra, est l’un des rares instituts consacrés spécifiquement à la cryobiologie cérébrale. Il se consacre à la mise au point de solutions de vitrification à faible toxicité, à faible viscosité et présentant une bonne capacité de pénétration à travers la barrière hémato-encéphalique, et étudie le problème de l’absence de reperfusion, dans lequel les tissus ne se reperfusent pas après un certain délai. De Wolf est coauteur de l’ouvrage de référence sur les procédures standard cité tout au long de cet article.
Le domaine de la conservation d'organes fournit des outils permettant le transfert. Les travaux sur le « nanowarming » menés dans le Minnesota sont issus de cette communauté plutôt que de la cryogénie.
La connectomique définit les limites de ce que tout cela pourrait signifier. En 2025, le consortium MICrONS a publié les résultats d’une étude portant sur un millimètre cube du cortex visuel d’une souris, contenant environ 200 000 cellules et 523 millions de synapses, fruit du travail de plusieurs années mené par un consortium international. Il s’agit d’un petit volume d’un petit cerveau, mais cela représente également plus de synapses que quiconque n’aurait pu en cartographier il y a une décennie.
La Brain Preservation Foundation ne procède à aucune conservation et se charge en grande partie de l'évaluation des candidatures, en attribuant des prix selon des critères publiés et en recourant à une vérification indépendante par microscopie électronique.
Tomorrow.bio et les travaux de l'European Biostasis Foundation, axés sur les applications pratiques : standby , ainsi que les protocoles de stabilisation, le matériel de perfusion, la logistique nécessaire pour atteindre un patient à temps, et le stockage à long terme au centre EBF de Rafz, en Suisse, où le premier dewar de stockage à température intermédiaire de taille humaine est en cours d'essai. Un deuxième laboratoire est en cours de construction à Berlin. La plupart des résultats présentés sur cette page proviennent d'autres groupes de recherche.
Une étude de 2024 consacrée à la préservation structurelle du cerveau expose les arguments en faveur de cette approche ainsi que ses incertitudes dans une revue à comité de lecture. Aschwin de Wolf figure parmi ses auteurs.
Qu'est-ce qui pourrait être considéré comme une preuve à charge contre
Trois résultats pourraient remettre en cause cette thèse, et chacun d'entre eux est du genre de ce que le programme de recherche actuel pourrait aboutir à produire.
Si l’administration de cryoprotecteurs à travers une barrière hémato-encéphalique intacte s’avérait impossible à l’échelle du cerveau entier, les résultats obtenus sur les coupes resteraient intéressants mais perdraient toute pertinence. S’il s’avérait que l’ultrastructure synaptique était systématiquement détruite plutôt que simplement endommagée par les protocoles actuels, l’argument central serait réfuté. S’il s’avérait que la mémoire à long terme dépendait essentiellement d’une activité électrique continue plutôt que d’une structure préservée, la préservation ne concernerait pas ce qu’il faut préserver.
Aucun fait de ce genre ne s'est produit, et les éléments de preuve se sont retournés contre chacun d'entre eux. Ces questions méritent toujours d'être suivies de près.
Pourquoi la trajectoire est-elle importante ?
Rien de tout cela ne remet en cause le fait que la réanimation n'est actuellement pas possible. Ce qui change, c'est le rythme auquel la fidélité de la conservation s'améliore, et cette fidélité est la variable qui détermine les moyens dont disposerait une technologie future. Quatre communautés s'attaquent chacune à un aspect différent du problème : la cryobiologie, les banques d'organes, la connectomique et la médecine clinique. Les résultats sont partagés entre elles. Les pistes possibles qui en découlent sont présentées dans la section intitulée « Comment pourrions-nous parvenir à la réanimation ? ».
En bref : La recherche permet d'améliorer les cryoprotecteurs, la conservation des organes, la mesure de la structure cérébrale et la réchauffement. Ces avancées peuvent améliorer la qualité de la conservation, mais elles n'ont pas encore permis de ramener un être humain à la vie.
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