L'hibernation et la lyophilisation

De la découverte du froid artificiel par Charles Tellier : l'hibernation et la lyophilisation

Placés dans un milieu ambiant, essentiellement variable, les êtres vivants doivent perpétuellement adapter leur comportement de façon à maintenir l'équilibre et la constance de leurs grandes fonctions organiques. Ainsi, face à une température extérieure susceptible de devenir saisonnièrement très basse, les mammifères se protègent-ils par des modes de vie ou des réactions physiologiques appropriés. Le renard des neiges comme l'ours des montagnes a une fourrure plus dense et plus chaude pendant la saison froide. C'est par un processus identique que le citadin au cours de l'hiver, l'explorateur polaire ou l'alpiniste se protègent contre les rigueurs du froid.

Il n'y a pas adaptation de l'organisme homéotherme, mais simple isolation thermique. Tous les animaux cependant ne montrent pas des réactions identiques et il est une classe de mammifères qui se soumet partiellement à la contrainte de température, je veux parler des hibernants.

Lorsque la neige recouvre le sol et qu'en apparence toute trace de vie a disparu dans le monde végétal, la marmotte alpine se retire au fond d'un terrier profondément enfoui dans le sol et se prépare à hiberner. Pendant plusieurs mois, elle va vivre au ralenti, plongée dans un sommeil profond et régulier dont elle ne sortira que rarement pour prendre un peu de nourriture. Ne se déplaçant presque plus, ayant une alimentation espacée et réduite, la marmotte va résister aux épreuves de la mauvaise saison.

Cette attitude physiologique de soumission partielle aux conditions climatiques ambiantes s'appelle l'hibernation naturelle et l'une de ses premières conséquences est l'hypothermie. En effet, par suite même de son inaction et de sa nutrition réduite, l'animal hibernant se refroidit progressivement et sa température centrale s'abaisse aux environs de 15 degrés Celsius. Les grandes fonctions organiques se trouvent ainsi fortement ralenties: la circulation du sang est lente et les battements cardiaques très espacés de même que les mouvements respiratoires. Les cellules ont un métabolisme réduit et toute la machine vivante se trouve engourdie. Toutefois survient-il un danger un réchauffement imprévu, une variation quelconque brutale des conditions d'environnement, l'hibernant sort de sa léthargie et spontanément retrouve toute son activité physiologique.

Sinon il faudra attendre le retour du printemps pour que cesse l'état de vie ralentie. Frappés depuis longtemps par ce comportement extraordinaire, les physiologistes se sont demandés s'il s'agissait là d'un cas exceptionnel ou si au contraire, les animaux hibernants ne faisaient que traduire une propriété générale des êtres vivants. Aussi a-t-on recherché à reproduire artificiellement le phénomène d'hibernation.

De remarquables travaux, auxquels restera toujours associé le nom du grand savant disparu Giaja, démontrèrent la possibilité de refroidir des organismes supérieurs, voire même l'être humain.

Si l'on se place en effet dans les conditions opératoires favorables, on peut abaisser la température centrale d'un mammifère de 37° C jusqu'à 15° C. L'homme ou l'animal hypothermique est alors en tous points semblable à l'hibernant. Cependant, si la température est basse, et inférieure à 20° C, il lui sera difficile, même impossible, de retrouver spontanément son activité antérieure et il faudra avoir recours à la réanimation. En effet, l'animal refroidi artificiellement est en état de coma et non en état de sommeil. De l'hibernation on n'a su reproduire que l'hypothermie.

Néanmoins, malgré cette différence fondamentale, l'hypothermie artificielle a apporté à la médecine et à la chirurgie des possibilités immenses. Grâce au ralentissement général des fonctions de l'organisme, provoqué par l'abaissement thermique, il est possible d'arrêter momentanément la circulation cérébrale et d'opérer ainsi à coeur ouvert sans risques d'altérations du système nerveux central. Il est également devenu possible de placer dans un état d'attente physiologique un grand traumatisé ou un malade atteint de choc intense par électrocution, brûlure ou empoisonnement et de laisser ainsi à la nature, aidée par la thérapeutique, le temps et le soin de transgresser la période critique. Les limites de la vie et de la mort elle-même ont été rendues accessibles par l'hypothermie artificielle et l'on a pu comprendre comment un organisme refroidi en dessous de 15 ° C et placé dans un état de mort apparente temporaire, pouvait néanmoins retrouver son activité vitale antérieure. Des domaines entièrement nouveaux de la physiologie peuvent ainsi s'ouvrir à la recherche.

L'hypothermie, cependant, ne représente pas la seule application du froid en biologie animale et en médecine. En effet, poursuivant la route des températures décroissantes, on a montré que grâce à des techniques particulières comme l'addition de glycérine, proposée par le Maître Jean Rostand, on pouvait non seulement refroidir des tissus isolés mais, mieux encore, les congeler et les conserver à très basse température.

Placés de la sorte dans un état de stabilité complète, soustraits à l'influence du temps, les organes et tissus vivants devenus des entités minérales cristallines, conservent néanmoins le pouvoir magique d'engendrer à nouveau le cycle prodigieux des manifestations de la vie dès qu'ils ont retrouvé la température de + 37°.

Entre temps, dans le fond des conservateurs, ils gardent disponibles à chaque instant, toutes leurs capacités physiologiques. La banque des tissus est ainsi devenue réalité et le chirurgien peut y faire appel dans de nombreux cas.

Organes, tissus et cellules ne sont pas les seuls éléments que l'on peut conserver par le froid et de nombreuses substances qui en sont dérivées échappent à leur altérabilité usuelle grâce à la congélation. Récemment, d'ailleurs, a été mise au point une méthode ingénieuse dérivée de la conservation par le froid: la lyophilisation.

Dans cette technique, les produits altérables sont préalablement congelés puis placés dans une enceinte étanche où l'on peut faire le vide. Là, sous l'effet combiné du vide et d'une chaleur régulière distribuée par des plateaux chauffants, la glace distille et les substances se dessèchent progressivement à partir de l'état congelé. En fin d'opération, le spécimen devenu sec sans altérations peut se conserver indéfiniment à la température ambiante dans un récipient étanche. Si l'on désire un jour l'utiliser, il suffit alors de lui ajouter l'eau qui a été extraite pour qu'il retrouve son aspect et ses qualités d'origine.

Préparations, souches de virus et de bactéries, spores mycéliennes, produits naturels actifs comme les hormones et les vitamines, sérums, vaccins, antibiotiques peuvent être lyophilisés industriellement.

On réalise même des installations de très grande taille susceptibles de traiter plusieurs tonnes par jour de produits alimentaires.

En effet, eux aussi, très altérables peuvent être stabilisés par cette méthode et conserver intacte leur valeur nutritionnelle.

Ce rapide panorama montre combien l'usage raisonné du froid en biologie animale et en médecine est riche de réalisations et de promesses. Il est certain que de nombreuses applications nouvelles apparaîtront dans les années qui viennent et l'on parle déjà de refroidir les futurs passagers de l'espace: l'aventure scientifique n'est jamais finie et c'est l'immense fierté des chercheurs que de la développer sans cesse.

Louis Rey
Maître de conférences à la Faculté des Sciences de Dijon. Reproduit de « Lisez et Choisirez », Secrétariat général : 47, Boulevard Lannes, Paris-XVIe.

Revue l’Inter, mars 1963

relaxation

Seuls nous autres, les êtres doués d'intelligence, ne comprenons pas le plaisir d'hibernation ni d'une belle relaxation dans l'océan Arctique (Megan Jorgensen). Photo d'auteur inconnu, trouvée dans le réseau mondial

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