Régulation de la température au laboratoire: conservation des échantillons à froid

La conservation d’échantillons, prélèvements et réactifs de laboratoire, est une exigence dans les laboratoires de recherche du monde entier. Un moyen efficace pour conserver l’intégrité et la viabilité des échantillons au cours du temps est de les maintenir à des températures froides.

Que vous travailliez avec un échantillon sur la paillasse, ou que vous l’entreposiez à la fin d’une expérience, différentes méthodes de refroidissement peuvent être utilisées. Cette vidéo va vous montrer les differents types d’agents et instruments refroidissants typiquement trouvés au laboratoire, et vous aidera à comprendre quels types d’échantillons sont entreposés et à quelles températures.

Le choix de l’agent refroidissant est dépendant de la nature de la procédure expérimentale qui va être réalisée.

La glace conventionnelle est le choix logique pour conserver des échantillons à court-terme. Vous savez probablement que la glace est de l’eau gelée, qui a une température de fonte à 0°C à pression atmosphérique normale, comme vous pouvez le voir dans ce diagramme de phase. Par contre, vous ne savez peut etre pas qu’elle est appelée « glace humide », car elle devient liquide en se réchauffant à température ambiante.

La « glace humide » est idéale pour conserver des échantillons et réactifs froids lors de leur utilisation ou de leur transport.

Alors que la « glace humide » est de l’H2O solide, la « glace sèche » est la forme solide du dioxyde de carbone, appelée carboglace, qui a un point de fonte à

-78,5°C. La carboglace ne devient pas liquide sous la pression atmosphérique, mais se transforme directement en gaz de dioxyde de carbone, à travers un procédé appelé sublimation. La Sublimation fait référence au passage directement de l’état solide à l’état gazeux, et apparait en-dessous du point triple dans un diagramme de phase.

Utilisez de la carboglace lorsque vous travaillez avec des prélèvements biologiques comme des bactéries gelées ou des cellules ou tissus de mammifères, qui sont généralement entreposés à des températures bien en-dessous de 0°C.

La carboglace est aussi avantageuse car elle ne laisse aucun résidu lors du changement d’état, ce qui la rend idéale pour la réalisation d’un bain de congélation, en renversant du liquide sur de la carboglace.

L’azote liquide est de l’azote gazeux condensé et est communément écrit « LN2 ». Sous la pression atmosphérique, l’azote liquide bout, ou fait sa transition du liquide vers le gaz, à -196°C, comme vous pouvez le voir dans son diagramme de phase.

Lorsque vous avez besoin d’entreposer des prélèvements biologiques à des températures inférieures à ce que la plupart des congélateurs de laboratoire peuvent atteindre, l’azote liquide est utilisé.

L’azote liquide peut être entreposé dans un vase dewar ou un flacon sous vide, avec un couvercle lâche ou dans un grand réservoir dewar équipé d’une valve de relâchement pour empêcher que la pression augmente à l’intérieur.

Bien que non-toxique, la carboglace et l’azote liquide sont des matériaux dangereux, et ne devraient pas être manipulés avant d’avoir été entrainé par un membre expérimenté du labo.

A cause des températures extrêmement basses de l’azote liquide et de la carboglace, des dommages sévères aux tissus peuvent avoir lieu au contact avec la peau. Portez toujours une protection correcte, incluant des gants cryogéniques et un tablier de labo. Utilisez des outils pour manipuler les échantillons et évitez le contact avec la peau.

De plus, les récipients hermétiques ne devraient jamais être utilisés pour entreposer la carboglace ou l’azote liquide, car ces agents refroidissants changent d’état en gaz. Sous des conditions hermétiques, la pression peut conduire à une explosion.

Parlons maintenant des instruments qui conservent les échantillons froids... Les frigos et congélateurs de laboratoire régulent la température bien mieux que ceux trouvés à la maison, pour assurer une température uniforme d’un bout à l’autre de l’unité.

Ils sont généralement équipés avec des systèmes de surveillance de température et des alarmes, qui s’allument suite à des changements significatifs de température.

N’entreposez jamais de nourriture ou de boisson dans les frigos ou congélateurs de labo, car ceci pourrait résulter en une contamination avec des produits chimiques toxiques ou des bactéries. Vous devrez trouver un autre endroit pour entreposer votre déjeuner.

Les frigos sont maintenus à 4°C et généralement utilisés pour des stockages temporaires d’échantillons, particulièrement lorsque la congélation peut atteindre l’intégrité de l’échantillon.

Beaucoup de réactifs et de solutions sont entreposés à 4°C pour étendre leur durée de vie, comme par exemple le milieu de culture des tissus et les plaques de culture de cellules coulées, qui sont chauffés avant utilisation.

Les chambres froides sont idéales pour l’entreposage d’équipements plus grands qui devraient fonctionner à basses températures, comme les unités de chromatographie liquide.

Les congélateurs spécialisés pour laboratoire varient en températures, de -20°C, à -196°C pour les congélateurs cryogéniques.

Pour le stockage d’acides nucléiques et de réactifs, comme l’enzyme de restriction, -20°C est le choix approprié. Une fois retirés du congélateur, les échantillons et réactifs doivent être gardés dans la glace.

Une temperature de -80°C et des congélateurs cryogéniques sont appropriés pour le stockage de tissus et de cellules sur une période étendue de temps, suite à la cryopréservation dans l’azote liquide. De la carboglace est généralement utilisée pour transporter les échantillons retirés du congélateur à -80°C.

La cryopréservation est un terme qui fait référence au stockage à long terme de tissus, ou même de cellules vivantes. En-dessous de zéro, toute activité biologique, incluant les réactions qui dégradent l’échantillon, sont effectivement stoppées.

Lors de la congélation des cellules et tissus, des cristaux de glace se forment, conduisant à la déshydratation et au ravage de la cellule, ainsi qu’à l’accumulation de molécules de solutés dans des concentrations nocives.

La congélation nette, ou éclair, est le procédé par lequel les échantillons biologiques sont rapidement submergés dans de l’azote liquide, ou un mélange de carboglace et d’éthanol, afin que ne puissent pas se former de larges cristaux de glace qui endommageraient les cellules. Des cryoprotecteurs peuvent aussi être utilisés comme additif pour réduire la formation de glace.

En tant qu’alternative à la congélation éclair, des machines peuvent être utilisées pour lentement contrôler le procédé de congélation, ce qui est nécessaire pour cryopréserver les embryons de mouton que vous voyez ici.

Récemment, la vitrification a été introduite comme une méthode pour cryopréserver les cellules et tissus sans aucun dommage cause par les cristaux de glace. Ce procédé transforme le liquide de l’échantillon en un solide non-cristallin et transparent, grace a un refroidissement rapide en présence de certains cryoprotecteurs.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE au refroidissement des prélèvements et des réactifs de laboratoire. Dans cette vidéo, nous avons vus différents types d’agents et d’équipements refroidissants, et à quel moment utiliser chacune de ces méthodes de refroidissement. Nous avons aussi expliqué plusieurs moyens de cryopréserver des prélèvements biologiques. Merci de nous avoir regardé.