Des chercheurs de l'université Texas A&M signalent qu'augmenter la température de transition vitreuse des solutions aqueuses de vitrification peut réduire la fissuration due aux contraintes thermiques, l'un des principaux obstacles à la cryoconservation à long terme de tissus de grande taille et, à terme, d'organes destinés à la transplantation.
Des chercheurs de l'université Texas A&M affirment avoir identifié une variable thermodynamique majeure permettant de réduire la fissuration lors de la cryoconservation, des fractures qui peuvent rendre les tissus et organes volumineux inutilisables après un stockage à très basse température.
Dans une étude publiée dans Scientific Reports, l'équipe rapporte que des températures de transition vitreuse plus élevées dans les solutions aqueuses de vitrification sont associées à une probabilité plus faible de fissuration due aux contraintes thermiques lors du refroidissement.
La vitrification est une méthode de conservation sans glace qui refroidit les tissus biologiques dans une solution cryoprotectrice jusqu'à ce qu'ils atteignent un état vitreux, ce qui permet d'éviter la formation de cristaux de glace susceptibles d'endommager les cellules. Cependant, la fissuration demeure un défi persistant, en particulier à mesure que la taille des échantillons augmente, car les changements rapides de température peuvent générer des contraintes mécaniques.
« Dans cette étude, nous avons examiné différentes températures de transition vitreuse, qui, selon nous, jouent un rôle prédominant dans la fissuration », a déclaré Matthew Powell-Palm, professeur adjoint au département de génie mécanique J. Mike Walker ’66 de Texas A&M. « Nous avons appris que des températures de transition vitreuse plus élevées réduisent la probabilité de fissuration. »
Powell-Palm a également précisé que la prévention des fractures n'est pas la seule condition pour une conservation viable.
« La fissuration n'est qu'une partie du problème », a-t-il déclaré. « Les solutions doivent également être biocompatibles avec le tissu. »
Le communiqué de ScienceDaily décrivant les travaux présente les résultats comme une étape vers l'objectif à long terme de « constituer des banques » d'organes pour une utilisation ultérieure, tout en soulignant les progrès antérieurs dans le domaine. En 2023, des chercheurs de l'université du Minnesota ont rapporté une transplantation réussie d'un rein de rat, l'organe ayant été cryoconservé puis réchauffé.
Le co-auteur Guillermo Aguilar, identifié comme chef du département de génie mécanique de Texas A&M et professeur James and Ada Forsyth, a qualifié l'étude d'étape fondamentale pour les travaux futurs.
« Cette étude apporte une contribution séminale à notre compréhension de la thermodynamique des solutions aqueuses », a déclaré Aguilar, ajoutant qu'il s'attend à des progrès qui « permettront à terme d'accroître la viabilité des systèmes biologiques à toutes les échelles, des cellules isolées aux organes entiers. »
Texas A&M a précisé que l'étude impliquait également Soheil Kavian, les doctorants Crystal Alvarez et Ron Sellers, ainsi que l'étudiant de premier cycle Gabriel Arismendi Sanchez.
Le financement a été assuré par le Centre de recherche en ingénierie pour les technologies avancées de conservation des systèmes biologiques de la National Science Foundation, selon le communiqué.
Au-delà de la recherche sur la transplantation, le communiqué note que des méthodes de cryoconservation améliorées pourraient trouver des applications dans la conservation de la biodiversité et le stockage des vaccins.
