Températures basses, hautes possibilités.
La cryogénie n'est pas seulement un domaine que nous étudions ici, à Tomorrow Bio, pour faciliter la cryopréservation humaine : elle concerne la production et le comportement des matériaux à des températures inférieures à zéro. Sans le travail effectué par les scientifiques, les ingénieurs et les chercheurs dans de nombreux secteurs, la société ne disposerait pas de certaines des grandes technologies actuelles qui bénéficient de la cryogénie En fait, l'utilisation des basses températures pour aider à traiter les maladies est une histoire vieille comme le monde. En 450 avant J.-C., Hippocrate a suggéré d'utiliser la neige pour aider les personnes blessées au combat. Des siècles plus tard, les scientifiques ont continué à faire de grandes avancées dans ce domaine en étudiant les effets des températures négatives sur les matériaux biologiques. En médecine, l'utilisation de la cryogénie va des appareils IRM à la cryothérapie et s'applique largement à la préservation des tissus, des cellules et des organes. Alors, de quoi s'agit-il exactement et quelle est son utilité ?
Comme mentionné ci-dessus, la cryogénie - souventconfondue avec la cryogénisation ou la biostase - concerne la production et le comportement de matériaux à des températures extrêmement basses. La gamme des températures cryogéniques s'étend de -150 °C (-238 °F) au zéro absolu (-273 °C ou -460 °F). On considère qu'il s'agit de la température à laquelle le mouvement des molécules est le plus proche possible, en théorie, de l'arrêt complet. En raison de ces températures extrêmement basses, les propriétés des matériaux, telles que la conductivité thermique, la résistance et la conductivité électrique, sont modifiées.
La cryothérapie - égalementconnue sous le nom de cryochirurgie ou de cryoablation - était autrefois utilisée pour guérir les blessures et soulager la douleur. Aujourd'hui, la cryothérapie est utilisée pour traiter les affections de la peau, telles que les verrues et les étiquettes cutanées, et certaines cellules cancéreuses et tissus anormaux, dans la prostate, le col de l'utérus et le foie. Pour le cancer de la peau, le médecin utilise de l'azote liquide sur la zone affectée pour détruire le tissu anormal. Pour les tumeurs et les malignités à l'intérieur du corps, le médecin utilise une sonde, appelée "cryobe", qui est reliée à une réserve d'azote liquide. Le "cryobe" est ensuite avancé à côté ou à l'intérieur des cellules anormales pour "geler" les cellules.
Une machine IRM se compose de bobines, d'un aimant et de fils qui conduisent un courant. Pour que le scanner fonctionne efficacement, il a besoin d'un réfrigérant qui confère aux bobines des propriétés supraconductrices, permettant ainsi de générer des champs magnétiques de haute intensité. L'hélium liquide - souvent utilisé comme réfrigérant cryogénique - est l'élément idéal pour les scanners IRM. Le liquide est suffisamment froid pour fournir le niveau de supraconductivité requis et refroidir les aimants qui peuvent alors générer des images du patient.
Une nouvelle tendance s'est développée ces dernières années, connue sous le nom de cryothérapie du corps entier. Cette thérapie prend la forme d'un sauna froid dans lequel la personne traitée reste assise pendant cinq minutes, tandis que son corps est exposé à des températures extrêmement basses. La thérapie a été mise au point au Japon dans les années 70 et on pense qu'elle a aidé à soigner toute une série d'affections, notamment la polyarthrite rhumatoïde, la sclérose en plaques, le psoriasis, certains troubles du sommeil et la dépression. La cryothérapie serait également populaire auprès des sportifs, les footballeurs Cristiano Ronaldo et Jamie Vardy étant connus pour avoir utilisé cette technique. La cryothérapie du corps entier n'en est qu'à ses débuts, et de nombreuses recherches doivent encore être menées pour en comprendre pleinement les avantages.
Les cryosaunas diffèrent légèrement de la cryothérapie du corps entier. Les cryosaunas - également appelées cabines cryo - sont des tubes métalliques ouverts à l'extrémité desquels la tête de la personne reste en dehors des températures négatives. Le refroidissement s'effectue par exposition directe à l'azote liquide, ce qui permet au corps de bénéficier des avantages de la cryothérapie du corps entier sans que la tête soit affectée.
La cryopréservation est le processus de préservation des cellules, des tissus, du sperme, des embryons, des organes et des êtres humains à l'aide de températures extrêmement basses. La cryopréservation réduit le taux métabolique à un point tel que l'activité biologique est pratiquement à l'arrêt. Les matériaux cryopréservés sont généralement stockés dans de l'azote liquide et peuvent rester dans cet état indéfiniment. L'idée derrière cette technique est de préserver le matériel biologique afin qu'il puisse être ultérieurement réchauffé et utilisé (ou, dans le cas de la cryopréservation humaine, ressuscité, ce dont nous parlerons plus tard).
Afin d'éviter la formation de glace à ces températures négatives, on utilise des agents cryoprotecteurs (ACP), sorte d'antigels de qualité médicale. Une fois que le matériel biologique a dépassé la température de transition du verre (environ -130°C), il devient vitrifié, c'est-à-dire qu'il se trouve dans un état amorphe semblable au verre. C'est dans cet état que les processus biologiques s'arrêtent et que les cellules sont préservées indéfiniment sans se décomposer. La cryopréservation est souvent utilisée pour la conservation des tissus et des cellules, la fécondation in vitro (FIV) et la cryogénisation (c'est-à-dire la cryopréservation humaine).
La première conservation réussie de cellules de mammifères a été réalisée en 1949 par les chercheurs britanniques Christopher Polge, Audrey Smith et Alan Parks. Les scientifiques ont accidentellement combiné de l'azote liquide et du glycérol sur un sperme de coq, et lorsque l'échantillon a été réchauffé, ils ont remarqué que le sperme avait retrouvé sa mobilité. Cette découverte a conduit à la création de la banque de sperme d'aujourd'hui. Les spermatozoïdes peuvent désormais être conservés pour une période indéfinie ou être utilisés pour le don de sperme afin d'aider les couples et les individus à concevoir un enfant.
La cryopréservation des ovocytes ou des œufs est devenue une possibilité pour les êtres humains dans les années 1980. Tout comme la cryopréservation des spermatozoïdes, les individus peuvent également faire don de leurs ovules préservés pour aider d'autres personnes qui cherchent à concevoir. En outre, les personnes qui suivent des traitements tels que la chimiothérapie peuvent choisir de faire conserver leurs spermatozoïdes ou leurs ovules afin qu'ils ne soient pas endommagés au cours du processus.
La cryopréservation des embryons consiste à conserver un ovule fécondé à des températures inférieures à zéro en vue d'une utilisation ultérieure. La procédure a été introduite dans les années 1980, et en 1984, Zoe Leyland était le premier bébé embryonnaire à naître. Cette méthode est un aspect majeur des techniques de procréation assistée (PMA) et a été d'une grande importance pour les couples ayant recours à la FIV. Au cours de ces procédures, des embryons supplémentaires sont souvent créés, qui peuvent également être utilisés à un stade ultérieur ou donnés.
Les cellules souches sont les matières premières du corps à partir desquelles toutes les autres cellules sont générées. Dans les bonnes conditions, les cellules souches se divisent pour former d'autres cellules (cellules filles) ayant une fonction spécialisée, comme les cellules du cerveau, les cellules osseuses et les cellules sanguines. La cryopréservation des cellules souches consiste à prélever les cellules du donneur, à ajouter des agents cryoprotecteurs, à les refroidir rapidement, à les réchauffer et enfin à les laver et à les conditionner en vue de leur transplantation. Elles peuvent être utilisées dans le traitement de maladies tant malignes que bénignes, et revêtent une importance considérable dans des domaines tels que les thérapies cellulaires.
La cryogénisation, ou cryopréservation humaine, est la pratique consistant à conserver des corps humains à des températures inférieures à zéro (-196°C) après leur mort légale. L'objectif est de traiter les causes de la mort et de rétablir la santé du patient lorsque la technologie médicale est en mesure de le faire. Une fois qu'une personne est déclarée légalement morte, une équipe médicale spécialisée (appelée équipe de réserve) commence la procédure en induisant un état d'hypothermie. Ce faisant, la température du patient est abaissée et son activité métabolique est réduite. Comme le corps sera exposé à une température de -196°C, il est impératif d'éviter la formation de glace. Pour éviter cela, des agents cryoprotecteurs remplacent le sang du patient et la majeure partie de l'eau du corps est retirée. Le patient entre dans un état amorphe semblable à du verre (tout comme pour la cryoconservation des cellules et des tissus) où il peut rester pendant une période indéfinie. Bien que la technologie ne soit pas assez avancée à l'heure actuelle pour réchauffer et réanimer une personne, nous sommes optimistes quant aux chances de réanimation à un moment donné dans le futur.
Les Dewars de stockage cryogénique sont utilisés à la fois dans les hôpitaux et dans le domaine de la cryogénisation et se présentent sous différentes formes et tailles. Le "cuve de Dewar"a été introduit par le chimiste écossais James Dewar en 1891. La composition du vase de Dewar se ressemble la structure d'un thermos : un récipient avec deux ou plusieurs couches extérieures avec de l'air évacué entre les couches qui crée un vide. L'idée d'un thermos et d'un vase de Dewar est d'éviter le transfert de chaleur. Ils sont généralement utilisés pour le stockage dans les hôpitaux où ils peuvent contenir des cellules, des tissus, du sperme et des œufs cryopréservés qui peuvent ensuite être réchauffés et utilisés.
Dans la dernière phase de la cryopréservation humaine, le patient est stocké dans un réservoir appelé "Dewar" de stockage cryogénique. Le vase de Dewar est rempli périodiquement d'azote liquide et ne nécessite pas d'électricité pour fonctionner. Cette méthode permet de protéger les patients contre les pannes de courant et rend le stockage à long terme plus économiquement réalisable. Un dewar pour corps entier couramment utilisé mesure environ 3 mètres de haut et 1 mètre de large. À l'intérieur, les patients sont placés la tête en bas, de sorte qu'en cas d'obstacle au remplissage des dewars, le cerveau pourrait rester protégé dans l'azote liquide pendant des mois.
Bien qu'il y ait eu tant de progrès au cours des dernières décennies, il reste encore beaucoup de chemin à parcourir pour que la cryogénie réalise son plein potentiel. Tant de technologies permettant de sauver des vies attendent d'être découvertes et pourraient aider d'innombrables personnes dans le monde.
La mise en œuvre des techniques de cryopréservation dans la préservation des organes pourrait être révolutionnaire dans les procédures de transplantation. Actuellement, il y a une importante pénurie d'organes disponibles pour la transplantation dans le monde entier, avec des listes d'attente de plusieurs années pour certaines procédures. Le taux de survie des organes à l'extérieur du corps est l'un des principaux facteurs qui contribuent au problème de l'offre et de la demande. Si un organe pouvait être préservé pendant de longues périodes, cela réduirait le temps nécessaire aux équipes médicales pour le transporter jusqu'au receveur, qui peut se trouver loin du site du donneur. La cryopréservation pourrait également réduire le taux d'organes jetés, qui reste actuellement très élevé.
Avant le développement de la RCP en 1960, une personne victime d'une crise cardiaque aurait été déclarée morte. Toutefois, grâce aux progrès de la médecine, ce n'est plus toujours le cas. Notre définition de la mort a changé à différents moments de notre histoire, et ce que nous considérons aujourd'hui comme "condamné" pourrait être facilement sauvé dans 50 ou 100 ans. Le travail effectué dans le domaine de la cryogénisation vise justement à mettre en œuvre la technologie du futur pour donner aux gens une chance de revivre et de se remettre d'une maladie à laquelle ils ne survivraient pas aujourd'hui.
La cryogénie est utilisée dans de nombreux secteurs, dont beaucoup te sont inconnus. Avec autant de développements au fil des ans, nous à Tomorrow Bio,la société de cryopréservation humaine qui connaît la croissance la plus rapide en Europe, nous sommes optimistes quant à ce que l'avenir nous réserve. La technologie progresse continuellement et nous pensons que la cryopréservation doit encore atteindre son plein potentiel.
Si tu souhaites en savoir plus sur les recherches passionnantes menées à Tomorrow Bio ou avec notre partenaire EBF, jette un coup d'œil à notre éditorial en ligne Tomorrow Insights, qui répondra certainement à toutes tes questions ! Tu ne trouves pas ce que tu cherches ? Tu peux également programmer un appel avec l'un de nos experts internes, qui se fera un plaisir de discuter plus en détail de tous les aspects de la cryopréservation et de la cryogénisation.
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