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Quelle est la différence entre la congélation et la vitrification ?

Quelle est la différence entre la congélation et la vitrification en cryogénie ? Lisez la suite pour en savoir plus.

Lorsque l'on parle de cryogénie à quelqu'un qui n'est pas familier avec le sujet, sa première réaction est généralement de dire "Alors, vous congelez des gens ?". C'est l'une des idées fausses les plus courantes. La cryogénie ne congèle pas les gens, en fait c'est la toute dernière chose que nous voulons faire. Au lieu de cela, les patients sont vitrifiés, un processus différent de la congélation. Examinons la différence entre les deux.

Processus de congélation

Comment fonctionne la congélation

Pour comprendre cela, nous devons savoir ce qui se passe lorsque l'eau gèle. À 0 degré Celsius, des cristaux de glace commencent à se former. L'eau reste à cette température alors que ces cristaux grossissent. C'est pourquoi l'eau se dilate lorsqu'elle gèle, c'est-à-dire que son volume augmente de 9 %. Mais pourquoi est-ce le cas ?

Une molécule d'eau est composée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène,H2O. Les deux atomes d'hydrogène créent une charge négative, tandis que l'atome d'oxygène crée une charge positive. Lorsque plusieurs molécules d'eau se rapprochent les unes des autres, les charges positives d'une molécule s'attachent aux charges négatives d'une autre. C'est ce qui donne à l'eau sa structure et ses propriétés distinctives, comme la tension superficielle par exemple. À l'état liquide, ces molécules peuvent se déplacer librement. Toutefois, lorsque la température baisse, leur mouvement diminue et elles perdent de l'énergie dans le processus. Lorsque la température atteint 0 degré Celsius, les molécules prennent une forme plus fixe.

Une formation de cristaux de glace contre du verre.
Lorsque les molécules d'eau gèlent, les cristaux de glace commencent à s'étendre.

Comment la congélation affecte le corps

Maintenant que nous avons défini ce qui arrive aux molécules d'eau lorsqu'elles gèlent, nous devons comprendre comment ce processus fonctionne sur un corps. Pour ce faire, nous devons décomposer les composants de base d'un corps.

Le corps humain est un organisme complexe constitué d'un seul système. Ce système peut toutefois être décomposé en 4 structures :

  • Cellules
  • Tissus
  • Orgues
  • Systèmes (10 structures telles que le squelette, le système nerveux, le système musculaire, etc.)

Les tissus vivants, qui sont un groupe de cellules ayant une structure et une fonction similaires, sont principalement constitués d'eau. Cependant, l'eau présente dans le corps fait également partie d'autres solutions avec d'autres molécules. Lorsque la température baisse et que les molécules d'eau commencent à geler, elles commencent à pousser d'autres molécules dans une solution concentrée. 

En outre, des cristaux d'eau se forment à l'extérieur des cellules. Les cellules se déshydratent et rétrécissent en conséquence. Elles sont alors pressées contre les cristaux de glace en formation, ce qui peut endommager davantage la structure cellulaire et les tissus. Vous pouvez observer ce phénomène à plus petite échelle lorsque vous sortez un morceau de nourriture du congélateur et que vous le laissez décongeler. Vous remarquerez qu'il devient plus pâteux. Cela est dû aux dommages causés par les cristaux de glace sur la structure cellulaire, qui se rompent et perdent leur forme.

Maintenant, au lieu d'une carotte ou d'un morceau de brocoli, imaginez ce que cela ferait à une personne. Les structures cellulaires du corps ne pourraient pas conserver leur forme lors de la décongélation à cause de ces cristaux de glace. Si une personne était congelée, son corps devrait subir d'importantes réparations cellulaires pour pouvoir fonctionner à nouveau. C'est pourquoi, en cryogénie, on vitrifie plutôt les patients. 

Processus de cryoconservation

La vitrification : de quoi s'agit-il ?

La vitrification est le processus de transformation d'un objet (ou d'un être vivant) en un état semblable au verre sans formation de cristaux de glace. On y parvient en refroidissant l'objet ou la personne jusqu'à ce qu'ils atteignent une température d'environ -125 degrés Celsius. Pour y parvenir chez l'homme, les molécules d'eau présentes dans le corps sont remplacées par un type d'antigel de qualité médicale appelé agent cryoprotecteur (CPA).

Dans la cryoconservation humaine, les APC sont perfusés dans le corps pour remplacer le sang. Cela permet également d'extraire l'eau des cellules. Avec les molécules d'eau restantes, les CPA forment un bouclier protecteur autour d'elles, les empêchant de s'agglomérer et de former de la glace à l'intérieur du patient. Les cryoprotecteurs protègent le corps lorsqu'il passe par la température de transition vitreuse, qui est d'environ -120 degrés Celsius. À ce stade, le patient est maintenant vitrifié, et toute activité biologique est si lente qu'elle semble avoir cessé.

Une personne travaillant avec un vase de Dewar pour cryoconserver des cellules ou des tissus.
La cryogénie ne consiste pas à congeler les patients, mais à les vitrifier.

Cryogénie et vitrification - ce que nous faisons réellement

Lorsqu'un patient subit une cryoconservation, pour réduire les dommages ischémiques au cerveau, le corps doit être refroidi rapidement. Pour y parvenir, notre équipe de réserve (SST), lors du décès légal du patient, s'efforcera de stabiliser le patient sur place. Cela consiste en 3 étapes clés :

  • Soutien cardiopulmonaire (CPS) --> Il permet la circulation du sang et des médicaments lors de leur administration afin de prévenir les lésions ischémiques et d'améliorer le taux de refroidissement externe.
  • Induction de l'hypothermie--> On y parvient en plaçant le patient dans un bain de glace portable pour obtenir un refroidissement rapide. Cependant, le patient ne doit pas être refroidi en dessous de 0 degré Celsius.
  • Administration de médicaments--> Elle doit commencer immédiatement afin d'aider la procédure de veille et la profusion.

Sur place, une fois que le patient est stabilisé, l'équipe de réserve procède à la cryoconservation sur le terrain. La cavité thoracique est accessible par voie chirurgicale et l'aorte et la veine cave sont canulées pour relier le patient au système de perfusion, afin que la perfusion de CPA puisse commencer. Le CPA est perfusé lentement avec une concentration croissante, en refroidissant le patient et en le protégeant contre la formation de glace jusqu'à ce que la concentration souhaitée soit atteinte. Une fois que le patient a été complètement perfusé avec la plus forte concentration de CPA, l'équipe de réserve peut alors le transporter vers l'installation de stockage à long terme.

Pour la phase finale de la procédure, à son arrivée dans le centre de stockage à long terme, le corps sera encore refroidi dans une chambre de refroidissement. Celle-ci refroidira le patient sur une période de plusieurs jours à plusieurs semaines jusqu'à ce qu'il atteigne -196 degrés Celsius. Une fois que le patient a atteint cette température finale, il est placé dans un Dewar, une fiole sous vide spécialisée dans la cryogénie. Dans cet état vitrifié, le patient peut être conservé indéfiniment dans l'installation de stockage à long terme jusqu'à ce qu'une réanimation soit possible.

Conclusion

Si la congélation et la vitrification concernent des températures froides, les réactions chimiques au cours du refroidissement sont très différentes. C'est souvent de là que vient l'idée fausse.


Cependant, la cryogénie ne veut pas geler réellement un patient. La congélation endommagerait le corps du patient au point que des réparations cellulaires importantes seraient nécessaires avant que la réanimation ne puisse même être envisagée. C'est pourquoi les fournisseurs de services de cryoconservation tels que Tomorrow Bio utilisent la vitrification comme principal moyen de refroidir un corps. Il s'agit de s'assurer que le patient est dans un état qui rend la réanimation future plus facile à réaliser avec un minimum de dommages pour le corps. 

Donc, la prochaine fois que quelqu'un vous dira : "Oh, la cryogénie. Ce n'est pas la congélation des personnes mortes ?" vous pourrez leur dire la différence. 

Si vous souhaitez en savoir plus sur la cryoconservation et la cryogénisation, n'hésitez pas à prendre rendez-vous avec nous. En attendant, consultez le site Tomorrow Insight pour plus d'informations! N'oubliez pas de nous suivre sur Instagram, Discord, Twitter, LinkedIn et Youtube pour des mises à jour sur Tomorrow Bio!

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