Jason Acker,

• Cryoconservation et dessiccation des cellules sanguines
• Dispositifs microfluidiques pour les analyses sanguines

Chaque année, on prélève, auprès de donneurs, des millions d'unités de sang qui sont ensuite transfusées à des receveurs. Si l'on peut traiter un tel volume, c'est parce que l'on peut maintenir pendant de longues périodes la qualité des concentrés de globules rouges (CGR) dans des banques de sang modernes. Il faut avoir en place des procédés de conservation des CGR efficaces si l'on veut conserver l'intégrité et les propriétés de ces produits. Ce n'est qu'en observant ces procédés que les fabricants de produits sanguins sont en mesure de réaliser les nombreuses étapes nécessaires pour assurer un approvisionnement en sang sûr et facilement accessible.

L'entreposage adéquat des CGR consiste à supprimer les fonctions cellulaires normales par la réfrigération à une température inférieure à la température corporelle. La réfrigération ralentit le vieillissement des cellules, mais ne peut malheureusement empêcher les lésions des cellules, qui se produisent avec le temps. Le déclin de la qualité des CGR réfrigérés qui s'ensuit a été fortement lié aux changements qui se produisent dans la membrane cellulaire. Nous avons mis au point une méthode qui utilise des liposomes pour stabiliser les membranes des CGR entreposés. Les liposomes sont des gouttelettes adipeuses creuses et sphériques artificielles qui servent notamment de vecteurs de médicaments ou d'autres substances. Fusionnés aux cellules, ces liposomes peuvent libérer leur contenu dans ces cellules. Récemment, les liposomes ont également été utilisés pour réduire les dommages que la congélation et la dessiccation causent aux cellules sanguines.

La cryoconservation est une technique de conservation des propriétés biologiques des cellules selon laquelle ces dernières sont congelées et entreposées à très basses températures. Malheureusement, la cryoconservation des cellules sanguines est onéreuse et nécessite des techniciens hautement qualifiés ainsi que du matériel spécialisé. Son utilisation n'est donc pas possible pour des opérations courantes à grande échelle.

Or, de récentes avancées en cryobiologie ont permis d'élaborer une méthode de cryoconservation de cellules de mammifères à l'aide de faibles concentrations de glucides intracellulaires. Il a en effet été démontré que les glucides stabilisent les membranes, protéines et autres structures cellulaires de base que l'on retrouve dans des systèmes naturels lorsqu'elles sont soumises à des conditions extrêmes telles que la dessiccation et la congélation. M. Acker vise donc à mettre au point des techniques pour introduire une quantité adéquate de ces substances protectrices dans les cellules sanguines humaines.

L'entreposage à sec des cellules de mammifères éliminerait en grande partie les inconvénients des modes actuels de cryoconservation, car il permet de conserver plus longtemps les cellules sanguines à la température ambiante. L'équipe de M. Acker étudie les effets de la dessiccation et du séchage sur la structure et les fonctions des cellules sanguines.

Outre ses travaux sur la bioconservation, M. Acker mène des travaux concernant la microfabrication et la conception de tests diagnostiques faisant appel à la microfluidique. À l'aide d'instruments utilisés généralement en micro-électronique pour concevoir des microdispositifs de traitement et d'analyse chimiques et biologiques, le groupe de recherche d'Edmonton met au point de nouveaux systèmes automatiques de groupage sanguin qui offrent un bon rapport coût-efficacité.

Publications choisies :

Kanias, T. and Acker, J.P. Trehalose loading into red blood cells is accompanied with hemoglobin oxidation and membrane lipid peroxidation. Cryobiology 58 (2): 232-239 (2009).

Holovati, J.L., Gyongyossy-Issa, M.I.C., Acker, J.P. Effects of trehalose-loaded liposomes on red blood cell membrane quality following freezing and thawing. Cryobiology 58 (1): 75- 83 (2009).

Acker, J.P., Holovati, J.L., Hannon, J., Issa-Gyongyosy, M.I.C. Blood Biopreservation Workshop: New and Emerging Trends in Research and Clinical Practice. Transfusion Medicine Review 23 (1): 25-41 (2009).

Webster, J., Croteau, I.M, and Acker, J.P. Evaluation of the Canadian Blood Services red blood cell shipping container. Canadian Journal of Medical Laboratory Science 70 (5): 167-176 (2008).

Holovati, J.L., Wong, K.A., Webster, J.M. and Acker, J.P. Effect of cryopreservation on the red blood cell microvesiculation, phosphatidylserine externalization, and CD47 expression. Transfusion 48(8): 1658-1668 (2008).

Podlosky, L., Poirier, A., Nahirniak, S., Clarke, G. and Acker, J.P. Viability of AS-3 and SAG-M red cells stored in plastic syringes for pediatric transfusion. Transfusion 48(7): 1300-1307 (2008).

Acker, J.P., Fowler, A., Lauman, B., Cheley, S. and Toner, M. Survival of desiccated mammalian cells: Beneficial effects of isotonic Media Room. Cell Preservation Technology 1 (2): 129-140 (2002).

Acker, J.P. and McGann, L.E. Innocuous intracellular ice improves the survival of frozen cells. Cell Transplantation 11 (6): 563-571 (2002).

Chen, T., Acker, J.P., Eroglu, A., Cheley, S., Bayley, H., Fowler, A. and Toner, M. Beneficial effect of intracellular trehalose on the membrane integrity of dried mammalian cells. Cryobiology 43 (2): 168-181 (2001).

Yang, H., Acker, J.P., Hannon, J., Miszta-Lane, H., Akabutu, J. and McGann, L.E. Damage and protection of umbilical cord blood cells during cryopreservation. Cytotherapy 3 (5): 377-386 (2001).

Acker, J.P., Elliott, J.A.W. and McGann, L.E. Intercellular ice propagation: Experimental evidence for ice growth through membrane pores. Biophysical Journal 81 (3): 1389-1397 (2001).