Les défis techniques liés à une conservation de haute qualité

On a souvent tendance à considérer la cryoconservation comme une question de « tout ou rien » : soit une personne est cryoconservée, soit elle ne l’est pas. En réalité, il s’agit d’un spectre de qualité, et la position d’un cas donné sur ce spectre dépend d’une poignée d’obstacles techniques spécifiques. Aucun d’entre eux n’a rien de mystérieux. Chacun constitue un problème d’ingénierie concret que le secteur s’efforce activement de résoudre. Les comprendre permet de saisir ce que signifie réellement la « haute qualité » et pourquoi elle est plus difficile à atteindre qu’il n’y paraît.

1. Le temps, car l'ischémie ne s'arrête jamais

La première contrainte, et la plus importante, est la rapidité. Dès l’arrêt cardiaque, le cerveau commence à souffrir d’ischémie, un manque d’oxygène qui dégrade la structure même que la préservation vise à sauver. Tous les patients actuels en souffrent dans une certaine mesure ; la seule question est de savoir dans quelle mesure. En l’absence d’une standby sur place, un cas peut impliquer de nombreuses heures d’ischémie froide précédées d’une ischémie chaude, bien plus destructrice. C’est pourquoi la communauté scientifique tente désormais de la mesurer directement, à l’aide d’indicateurs proposés tels que la « mesure standardisée de l’exposition ischémique », et pourquoi toute la course contre la dégradation cellulaire s’articule autour de la réduction de cette fenêtre temporelle. Le temps est, de loin, le levier le plus important en matière de qualité.

2. Absence de refusion : le problème après le délai

L’ischémie laisse des séquelles graves. Une fois que les tissus ont été privés de sang pendant un certain temps, il est souvent impossible de simplement y faire circuler à nouveau du liquide : la microcirculation résiste à la reperfusion, un phénomène appelé « no-reflow ». Les recherches à ce sujet donnent à réfléchir. Dans les études portant sur la perfusion retardée, ni les anticoagulants administrés au préalable, ni les médicaments thrombolytiques administrés par la suite n’ont permis de rétablir complètement la circulation, ce qui signifie que le « no-reflow » ne se limite pas aux caillots sanguins. Si la solution protectrice ne parvient pas à atteindre le tissu de manière homogène, certaines parties du cerveau restent sans protection, quelle que soit la qualité de cette solution. Vaincre le « no-reflow » est l’un des problèmes ouverts les plus difficiles de ce domaine.

3. La glace et la propriété la plus gênante du corps humain

Le corps humain est composé d’environ 60 % d’eau, et l’eau se dilate d’environ 9 % lorsqu’elle gèle, formant des cristaux acérés qui rompent les cellules. Empêcher la formation de glace est la raison d’être même de la vitrification. Mais l’efficacité de la vitrification dépend entièrement de la répartition du cryoprotecteur dans les tissus. Partout où l’agent ne parvient pas à atteindre, peut-être en raison d’un manque de reflux, de la glace peut encore se former. Une conservation de haute qualité implique d’acheminer une quantité suffisante de cryoprotecteur partout où cela est nécessaire, ce qui est bien plus facile à dire qu’à faire.

4. Le compromis entre toxicité et dommages dus au froid

Les cryoprotecteurs qui empêchent la formation de glace sont eux-mêmes toxiques aux concentrations requises, et les tissus peuvent également subir des « lésions par refroidissement » pendant la phase de refroidissement. Tout l’art consiste à porter la concentration à un niveau suffisamment élevé pour permettre la vitrification, sans pour autant que les réactions chimiques n’endommagent les tissus, tout en refroidissant à une vitesse suffisamment rapide pour devancer la formation de glace, mais suffisamment contrôlée pour éviter tout stress thermique. Il s’agit là d’un véritable exercice d’équilibre, et c’est précisément en améliorant les solutions – grâce aux générations de perfectionnements qui ont permis d’aboutir aux agents à faible toxicité d’aujourd’hui – que ce domaine élargit la marge de sécurité.

5. La fracturation dans les profondeurs glaciales

Il existe un autre obstacle, dont on parle moins. Le tissu vitrifié est du verre, et le verre soumis à une contrainte thermique suffisante peut se fissurer. Un refroidissement jusqu’à -196 °C peut entraîner l’apparition de fractures microscopiques. C’est l’une des raisons pour lesquelles le secteur développe actuellement le stockage à température intermédiaire, qui consiste à maintenir les patients à une température inférieure à la transition vitreuse mais supérieure à celle de l’azote liquide, afin de réduire les fractures tout en préservant la stabilité de la structure. Ces dommages sont considérés comme réductibles grâce à de meilleures techniques ; ils ne sont pas fatals, mais ils sont bien réels et méritent d’être mentionnés.

Le résumé en toute honnêteté

En résumé, la recette d’une préservation de haute qualité repose sur une chaîne dont chaque maillon est essentiel : atteindre rapidement le patient, rétablir la circulation, répartir uniformément l’agent de préservation dans les tissus, vitrifier sans toxicité excessive et refroidir sans provoquer de fracture. Une faiblesse dans l’un de ces maillons réduit la qualité de l’ensemble. C’est également la raison pour laquelle la qualité de la préservation varie réellement d’une personne à l’autre, et pourquoi il convient d’adopter une attitude honnête face à cette variation, plutôt que de faire une promesse marketing uniforme. La bonne nouvelle, c’est que ces cinq obstacles font tous l’objet de recherches actives, qu’ils constituent le cœur des avancées dans ce domaine, et qu’ils se sont tous améliorés au fil du temps.

Une conservation de haute qualité n'est pas une caractéristique que l'on possède ou non. Il s'agit d'une chaîne composée de cinq obstacles techniques : le temps, le reflow, la glace, la toxicité et la fracturation ; et la qualité du résultat dépend du maillon le plus faible de cette chaîne.

Pour en savoir plus

• La course critique contre la dégradation cellulaire
• Défis techniques liés à la cryoconservation réversible
• Les antigels médicaux (cryoprotecteurs)
• Faire progresser la discipline