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Cellules souches cryoconservées à l'abri de la radioactivité naturelle et des rayons cosmiques.
Les cellules souches ont la capacité de réparer les tissus et les organes. Elles sont déjà utilisées pour soigner certaines pathologies et elles pourraient être dans le futur utilisées pour un large éventail de traitements thérapeutiques. Dans ce but, elles sont conservées la plupart du temps dès la naissance et pendant une centaine d'années à la température de l'azote liquide. Des équipes du CNRS/IN2P3 et de l'Institut Pasteur ont initié un programme exploratoire sur l'effet de la radioactivité naturelle et du rayonnement cosmique sur l'intégrité de cellules souches cryoconservées.
Les cellules cryoconservées accumulent les doses de rayonnements
Les effets des rayonnements sur l'ADN sont connus et étudiés depuis longtemps. Cependant, les cellules souches cryogénisées étant inertes et sans mécanisme de réparation fonctionnel, elles accumulent la dose lentement mais sur de très longues périodes, avant de pouvoir déclencher les mécanismes de réparation et uniquement lorsqu'on les décongèle. Des dommages importants sur l'ADN peuvent conduire à une mortalité importante au réveil ou à l'apparition de mutation(s) qui pourraient nuire aux effets thérapeutiques.
Différents types de cellules souches de muscles de souris cryogénisées ont été placées dans différentes conditions d'exposition au rayonnement cosmique et à la radioactivité naturelle pour estimer leur effet. Notamment en utilisant le Laboratoire souterrain de Modane (LSM) situé à 1800 m sous terre et dans lequel le rayonnement cosmique est réduit d'un facteur 2,5 millions par rapport au niveau de la mer. Cette étude a montré que l'absence de rayonnement cosmique réduit le nombre de cassures double-brin de l'ADN, par rapport aux conditions de stockage usuelles.
Pour assurer une cryoconservation à l'abris de la radioactivité naturelle et des rayons cosmiques, les échantillons de cellules souches sont placés dans un cryostat entouré de plomb archéologique basse radioactivité et hébergé au laboratoire souterrain de Modane sous 1700 m de roches.
Des cellules opérationnelles plus rapidement à leur réveil
Il a été observé que les cellules conservées à l'abri du rayonnement cosmique et naturel sont opérationnelles plus rapidement à leur réveil que des cellules conservées sur la même durée dans des conditions standards, et montrent un meilleur potentiel de traitement dans le temps. En effet la régénération du tissu musculaire semble plus durable lorsque les cellules sont conservées en absence de rayonnement cosmique. Les résultats de cette étude ont été publié dans Cell Transplantation, Journal of Regenerative Medecine1.
Cette étude a été financée par la Mission Interdisciplinaire du CNRS et par l'Institut Pasteur. Elle a conduit à un brevet "High-Fidelity Long-Term Storage of Biological Material " (Patent 17306409.8) et une startup est en cours d'incubation à la SATT Linksium pour son exploitation. Ce travail se poursuit afin de mieux comprendre les effets du rayonnement cosmique sur différents matériaux biologiques cryoconservés et pourrait servir à améliorer les conditions de stockage.
Publication:
Chapellier M., Chretien F., Piquemal F., Rocheteau P., Warot G., Zampaolo M., "Cryopreserved stem cells incur damages due to terrestrial cosmic rays impairing their integrity upon long-term storage" in Cell Transplantation,Journal of regenerative medecine (janvier 2022).