Les nombreuses pressions naturelles et anthropiques qui pèsent sur les écosystèmes coralliens font craindre leur disparition pour les années futures. Parmi les mesures de conservation, la cryoconservation permet de maintenir en sécurité les échantillons sur le long terme et à coût réduit. Les premiers travaux sur la cryoconservation des Anthozoaires incitent à développer davantage la méthode de vitrification plutôt que la congélation lente. Dans ce contexte, cette thèse propose d'expérimenter la technique de vitrification sur plusieurs formes pluricellulaires dont les apex, les planulae, les polypes primaires, les polypes isolés et les balles tissulaires (TB), toutes issues du Scléractiniaire Pocillopora damicornis. Les meilleurs résultats ont été produits avec les TB obtenues après exposition à une solution de KSW puis traitées selon la méthode V Cryo-plate. L'éthylène glycol (EG) s'est avéré le cryoprotecteur (CPA) le mieux toléré jusqu'à 4.0 M pendant 20 min à température ambiante (RT). Les mélanges binaires et ternaires de CPA ont cependant permis d'obtenir de meilleures tolérances des TB qu'avec les solutions individuelles. L'utilisation de solutions successives a permis d'obtenir des survies jusqu'à 4.5 M selon le protocole : 1.5 M EG + 0.5 M Glycérol (Gly) (5 min, RT) puis 1.5 M DMSO + 1.5 M EG + 1.5 M Gly (10 min, 0°C) et enfin 1.5 M EG + 0.5 M Gly (5 min, RT). L'intégrité des cellules épithéliales de l'ectoderme apparaît essentielle au maintien des TB durant et après les traitements. Si le protocole de vitrification n'a pu être mis au point, en revanche, l'utilisation des TB à des fins de cryoconservation apparaît très intéressante pour de futures investigations. / Numerous environmental and anthropic pressures threaten reef ecosystems, rising concerns on species loss in coming years. Among conservation measures, cryopreservation ensures the safe and cost-effective long-term conservation of biological material. The first publications focusing on Anthozoa cryopreservation reported that the vitrification approach was preferable to the slow-cooling approach. In this context, this thesis aimed at investigating a vitrification technique with several pluricellular forms of the Scleractinian Pocillopora damicornis including apexes, planulae, primary polyps, isolated polyps and tissue balls (TB). The best results were obtained using TBs produced by exposing coral branches to a KSW solution. TBs were cryopreserved using the V Cryo-plate method. The highest TB tolerance was obtained after exposure to solution containing ethylene glycol (EG) concentrated to 4.0 M for 20 min at room temperature (RT). Binary and ternary cryoprotectant (CPA) solutions were better tolerated by TBs compared with individual cryoprotectant solutions. Exposure of TBs to a series of cryoprotectant solutions with progressively increased concentration allowed obtaining TB tolerance to cryoprotectant with a concentration of 4.5 M with: 1.5 M EG + 0.5 M Glycerol (Gly) (5 min, RT), 1.5 M DMSO + 1.5 M EG + 1.5 M Gly (10 min, 0°C) and then 1.5 M EG + 0.5 M Gly (5 min, RT). Epithelial cells from the ectoderm were essential to maintain TB integrity during and following CPA treatments. Successful cryopreservation was not achieved in this work; however, it demonstrated that the use of TBs constitutes a promising way for further cryopreservation research.

La cryopréservation par vitrification est une technique qui devrait permettre de rallonger considérablement les durées de conservation des greffons en abaissant leur température de stockage jusqu'à – 196°C. Elle nécessite l'utilisation de solutions cryoprotectrices (contenant des antigels biocompatibles) pour empêcher la cristallisation de glace dans les tissus, ainsi que des vitesses de variation de la température relativement rapides. La calorimétrie différentielle à balayage permet de déterminer les vitesses requises pour la vitrification des solutions cryoprotectrices. L'exemple de l'éthylène glycol est présenté, complétant les informations connues sur ce cryoprotecteur dans la plage des concentrations concernant la vitrification. Au niveau de la procédure de vitrification, la méthode du recuit a permis d'éviter l'apparition de fractures dans des volumes importants de solution cryoprotectrice. Le cas particulier de la solution VM3 (21st Century Medicine) est détaillé. Il permet de montrer que la stabilité de l'état amorphe ainsi que la quantité de glace cristallisée au réchauffement sont influencées par la température et la durée du recuit. Une analyse sur l'influence du type et de la forme du container porte-échantillon par rapport à la qualité du verre fabriqué a été commencée en parallèle, mais les limites du dispositif cryogénique utilisé nous ont poussé à développer un nouveau cryostat automatisé, permettant de faire des études systématiques dans des conditions reproductibles. Ce cryostat, entièrement conçu et construit au CRTBT, représente le prototype de ce que nous souhaitons proposer à des médecins pour les aider dans leur étude clinique de la cryopreservation des systèmes biologiques. Sa précision de mesure et sa facilité d'utilisation nous a pour le moment permis de mettre en évidence différents événements ayant lieu pendant la vitrification et le réchauffement de nos échantillons.

La mise en place, l'étalonnage et l'utilisation d'un nouveau banc expérimental basses températures basé sur une technique photothermique appelée photo pyroélectricité (PPE) sont décrits dans ce manuscrit. Les échantillons que nous avons étudiés en utilisant ce nouvel instrument sont le glycérol, le 1,2 propanediol et leurs mélanges binaires avec l'eau. Ce sont des cryoprotecteurs bien connus (CPAs) utilisés dans la cryoconservation, qui est une technique de préservation des cellules et tissus vivants en les refroidissant à des très basses températures. Le but ultime de la cryoconservation est d'éviter ou de maîtriser la formation de glace et d'atteindre un état vitreux ou amorphe. La vitesse de refroidissement, de chauffage et la concentration des CPAs utilisés sont les paramètres clés qui déterminent la formation de la glace. Par conséquent, l'étude des propriétés thermiques, en particulier près de la transition vitreuse (Tg) des solutions binaires des CPAs avec de l'eau est très importante pour comprendre leur comportement lors du refroidissement. La PPE a été utilisée pour étudier l'effusivité et le temps de relaxation ∝ caractéristique de la transition vitreuse. Le Tg et la fragilité (m) ont été déterminés à partir des données de la PPE en utilisant le modèle d'Havriliak Negami. L'état vitreux présente une très grande viscosité, de l'ordre de 10¹² Pa.s au voisinage du Tg. Le Tg et m peuvent être calculés à partir de l'évolution de la viscosité en fonction de la température ou par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ainsi, des études à l'aide de ces deux techniques ont été menées et les résultats ont été comparés avec les données de la PPE. / The construction, calibration and application of a new low temperature instrument based on a photothermal technique called photo pyroelectricity (PPE) is described in this manuscript. The samples we studied using the new PPE instrument were glycerol, 1,2 propanediol and their binary mixtures with water. These liquids are well known cryoprotectants (CPAs) used in cryopreservation, which is a technique to preserve the living cells and tissues from biological degradation by cooling to sub zero temperatures. The ultimate goal in cryopreservation is to avoid or control the ice formation and attain a glassy or amorphous state.The rate of cooling and heating and the concentration of the CPAs used are the key parameters that determine the ice formation. Therefore, studying the temperature dependent thermal properties especially near their glass transition temperature (Tg) of the binary solutions of CPAs with water at different concentrations are highly important to understand their behavior while cooling. The PPE technique was used to study the effusity and the ∝ relaxation time near the glass transition phenomenon. The Tg and fragility (m) were determined from the PPE data using the Havriliak Negami model. The glassy state has a characteristic property of very high viscosity, of the order of 10¹² Pa.s at Tg. The Tg and m can be calculated from the temperature evolution of viscosity or from Differential Scanning Calorimetry (DSC) measurements. Therefore, viscosity and DSC studies were conducted on the samples and were compared with PPE data.