Diméthylsulfoxyde (DMSO) est le cryoprotecteur pénétrant le plus couramment utilisé en cryoconservation cellulaire, jouant un rôle irremplaçable et crucial dans le stockage à basse température des cellules.
Mécanismes d'action principaux :
1. Prévention de la formation de cristaux de glace (fonction primaire)
Principe clé : Les cristaux de glace intracellulaires peuvent perforer les membranes cellulaires et les organites, entraînant la mort cellulaire. Le DMSO protège les cellules en abaissant le point de congélation et en réduisant la formation de cristaux de glace.
(1) Abaissement du point de congélation : DMSOpénètre rapidement la membrane cellulaire, se lie aux molécules d'eau et abaisse le point de congélation de la solution intracellulaire.
(2) Inhibition des cristaux de glace : Il réduit la formation de cristaux de glace lors de la congélation, empêchant les cristaux acérés de perforer les membranes cellulaires et les organites.
(3) Vitrification : Il favorise la formation d'un état vitreux (un état solide non cristallin) de l'eau à basse température, atténuant ainsi les dommages physiques.
2. Maintien de l'équilibre osmotique
(1) Remplacement de l'eau : DMSO remplace partiellement l'eau intracellulaire, réduisant les changements de volume drastiques causés par la déshydratation cellulaire lors de la congélation.
(2) Tampon de la pression osmotique : Il agit en synergie avec d'autres composants du milieu (comme le sérum fœtal bovin) pour tamponner le choc osmotique pendant le processus de congélation-décongélation.
(3) Prévention du rétrécissement/gonflement : Il empêche les cellules de rétrécir ou de gonfler et d'éclater en raison d'un déséquilibre osmotique.
3. Protection des membranes cellulaires et des structures protéiques
(1) Stabilisation des membranes cellulaires : Il interagit avec les lipides membranaires pour former une structure de bicouche lipidique stable, empêchant la rupture de la membrane causée par une fluidité réduite à basse température.
(2) Prévention de la dénaturation des protéines : Il réduit la dénaturation des protéines causée par l'élévation des concentrations d'électrolytes et les changements de pH pendant la congélation.
(3) Effet antioxydant : Il possède des propriétés antioxydantes, piégeant ou réduisant les espèces réactives de l'oxygène (ROS) générées pendant le processus de congélation.
4. Augmentation de la concentration ionique intracellulaire
(1) Augmentation de la viscosité : Il augmente la viscosité de la solution intracellulaire, réduisant la mobilité des molécules d'eau.
(2) Ralentir le processus de congélation : il ralentit le processus de congélation, permettant aux cellules de s'adapter plus longtemps à l'environnement à basse température.
(3) Réduire les dommages : il minimise la formation de cristaux de glace intracellulaires, réduisant ainsi les dommages cellulaires.
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