Une grenouille des bois en Amérique du Nord peut geler tout l’hiver — son cœur s’arrête, elle ne respire pas et jusqu’à 65 % de l’eau de son corps devient de la glace — puis se décongèle au printemps et s’enfuit, un exploit que les scientifiques étudient pour percer les secrets de la préservation des organes humains.

Attraper une grenouille des bois en plein mois de janvier canadien, c’est comme saisir un caillou. Les paupières sont gelées, le cœur ne bat plus, la respiration est absente, et près des deux tiers de l’eau dans son corps est figée entre ses cellules. « Pour tous les intents et purposes, cet animal est cliniquement mort », a déclaré Shannon Tessier, chercheuse à l’Hôpital général du Massachusetts. Puis, le printemps arrive, l’animal dégèle et s’en va sautiller à la recherche d’un étang, comme si rien ne s’était passé.

Ce phénomène incroyable a donné lieu à un programme de recherche.

Ce qui se passe à l’intérieur d’une grenouille congelée

La congélation commence par l’extérieur. La glace se forme sur les feuilles humides, touche la peau perméable de la grenouille et s’infiltre. En quelques minutes, le foie commence à détruire ses réserves de glycogène et inonde le corps de glucose, qui agit comme un antifreeze naturel à l’intérieur des cellules. Kenneth Storey de l’Université Carleton, qui étudie cet animal depuis des décennies, résume : 65 à 70 % de l’eau totale du corps se transforme en glace dans les masses extracellulaires, au point que les organes se contractent visiblement.

La glace à l’extérieur des cellules est supportable. À l’intérieur, c’est une sentence de mort.

Les grenouilles accumulent également de l’urée, reconstruisent leurs membranes cellulaires et augmentent leurs niveaux d’antioxydants avant le premier gel sévère, des changements que lui et Janet Storey ont décrits dans Physiological Reviews. Les populations du nord poussent tout le système plus loin. Les grenouilles des bois d’Alaska intérieur survivent à une congélation à -16°C, soit 10 à 13 degrés plus froids que leurs parentes de l’Ohio. Des travaux dirigés par M. Clara F. do Amaral ont tracé cette différence à une plus grande réserve de glycogène hépatique qui s’active plus rapidement lors de l’apparition de la glace.

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Chaque organe donné est soumis à une course contre la montre dès qu’il quitte le corps. La pratique standard est le stockage à froid statique, ce qui est aussi peu technologique que cela en a l’air. Korkut Uygun, un ingénieur chimiste et systèmes travaillant avec Tessier à Mass General, a expliqué simplement : packez l’organe dans de la glace et courez vers le receveur, en comptant les heures, pas les jours.

Des heures signifient que chaque transplantation est une urgence. La distance tue les alliances. Rien qu’aux États-Unis, plus de 100 000 personnes attendent une transplantation, avec environ treize d’entre elles qui meurent chaque jour avant de recevoir un organe. Étendre le stockage de quelques heures à quelques jours ferait basculer toute cette opération vers la logistique plutôt que vers une course contre la montre.

C’est pourquoi une grenouille capable de rester inerte pendant des mois attire l’attention de tous.

Emprunter l’antigel de la grenouille

Le glucose à des concentrations de grenouille serait toxique pour les tissus des mammifères, alors les chercheurs se sont tournés vers le 3-O-méthyl-D-glucose, un sucre modifié que les cellules absorbent mais ne peuvent pas métaboliser. Combiné au refroidissement supercoolé, qui refroidit les tissus en dessous de zéro sans les congeler totalement, cela a produit un résultat clinique à grande échelle en 2019. Dans un article publié dans Nature Biotechnology, Reinier de Vries, Tessier, Uygun et leurs collègues ont maintenu cinq foies humains à -4°C et les ont gardés viables pendant 27 heures, soit presque le triple de la fenêtre habituelle. Les Instituts nationaux de la santé, qui ont contribué au financement de ces travaux, ont noté que les foies humains étaient auparavant considérés comme viables pendant environ neuf heures.

Laisser la glace entrer volontairement

La cryobiologie partait du principe que la glace est l’ennemie et doit être totalement évitée. Le groupe de Tessier a remis cela en question en 2022, prenant des foies de rat entiers et les plaçant entre -10°C et -15°C pendant cinq jours, tout en ayant de la glace présente, puis en les récupérant sur un appareil de perfusion. Dans Nature Communications, les chercheurs ont crédité la grenouille des bois, empruntant à la fois l’analogue du glucose et l’habitude de l’animal de semer la glace à des endroits contrôlés pour qu’elle se forme là où cela cause le moins de dommages. Le temps de préservation a été multiplié par cinq.

Une étude, chez des rongeurs, sans transplantation à l’issue. Cet écart a depuis été comblé.

La même approche de congélation partielle a été appliquée à un rein de porc en 2025. Une équipe de Mass General l’a préservé à une température sub-zéro élevée pendant dix jours, puis l’a réchauffé et transplanté dans un porc vivant, restaurant la fonction rénale, comme rapporté par un centre de préservation financé par la National Science Foundation impliqué dans l’essai.

Le réchauffement est la moitié du chemin le plus difficile

Se refroidir est facile. Le faire réchauffer est là où les organes se fissurent, littéralement. La vitrifixation, qui refroidit les tissus si rapidement qu’ils s’établissent en verre au lieu de se cristalliser, existe depuis des décennies. Le point de friction a toujours été la décongélation : se réchauffer trop lentement, et la glace se forme quand même ; se réchauffer de manière inégale, et le stress thermique divise les tissus.

Des ingénieurs de l’Université du Minnesota ont abordé ce problème avec des nanoparticules d’oxyde de fer, les faisant circuler dans les vaisseaux sanguins d’un organe puis les chauffant de l’intérieur à l’aide de champs magnétiques alternés. Leur étude de 2023 dans Nature Communications décrit des reins de rat conservés jusqu’à 100 jours, réchauffés, nettoyés des nanoparticules et transplantés dans des rats dont les reins avaient été retirés. Les animaux ont survécu.

Ce que la grenouille n’a pas transmis

Aucune molécule unique n’explique cela, et c’est là la frustration. Selon Uygun, la tolérance au gel n’est pas un habile tour, mais un ensemble séquencé de changements biologiques agissant en concert. La nucléation de la glace, le chargement en sucre, les changements de membrane, l’arrêt métabolique et la défense antioxydante se produisent tous dans un ordre précis, et un laboratoire doit reproduire suffisamment de cette séquence dans des tissus qui n’ont jamais évolué pour coopérer. Rasha Al-Attar, biologiste dans le laboratoire de Tessier, teste l’édition génétique pour permettre à des cellules ordinaires de mieux tolérer les cryoprotecteurs. Écrivant avec Storey dans Comparative Biochemistry and Physiology, Al-Attar a soutenu que la grenouille fonctionne mieux comme un modèle que comme un plan.

L’animal a un réel avantage sur toute équipe de transplantation. Il doit simplement se sauver lui-même, une fois par an, dans un corps qu’il a pratiqué depuis la dernière ère glaciaire. Un chirurgien doit le faire pour le foie de quelqu’un d’autre, un mardi, dès la première tentative.