Effets des cycles répétés de congélation et décongélation sur la stabilité de la composition du microbiome fécal

Pourquoi les selles congelées comptent pour la recherche en santé

De grandes études de santé dans le monde conservent des échantillons de selles congelés pour comprendre comment les bactéries intestinales influencent tout, de l’obésité au cancer. Mais bon nombre de ces échantillons précieux sont décongelés puis recongelés à mesure que de nouvelles questions apparaissent et que de nouvelles technologies voient le jour. Cette étude pose une question pratique mais cruciale : combien de fois peut-on congeler et décongeler en toute sécurité un échantillon de selles avant que l’image du microbiome intestinal ne commence à se brouiller ?

Comment les échantillons intestinaux sont réellement manipulés en laboratoire

Dans un monde idéal, les scientifiques analyseraienent les selles immédiatement après leur production. En réalité, les personnes prélèvent des échantillons à domicile, les conservent brièvement au réfrigérateur, puis les envoient à un laboratoire où ils sont congelés pour un stockage à long terme. Lorsque les chercheurs veulent plus tard effectuer de nouveaux tests, ils doivent décongeler l’échantillon, prélever une petite portion, puis recongeler le reste. Chaque cycle de congélation–décongélation peut endommager les cellules bactériennes et leur ADN, donnant potentiellement une image déformée des microbes présents. Les études précédentes livraient des résultats contrastés et ont souvent utilisé de petits animaux, des nourrissons ou des méthodes de laboratoire plus anciennes qui ne correspondent pas pleinement aux grandes études humaines actuelles.

Tester l’effet des congélations répétées

Les chercheurs ont recruté cinq adultes en bonne santé, âgés de 25 à 50 ans, n’ayant pas eu de problèmes intestinaux récents ni de prise d’antibiotiques. Chaque personne a fourni un échantillon de selles soigneusement homogénéisé et réparti. Une portion a été traitée immédiatement pour capturer le microbiome « frais ». Le reste a été congelé à très basse température. Tous les quelques jours, le flacon congelé était lentement réchauffé juste assez pour prélever une petite portion pour l’extraction d’ADN, puis remis en congélation profonde. Cela a été répété six fois par personne. L’équipe a ensuite séquencé l’ADN bactérien de chaque point temporel, en utilisant une méthode courante basée sur un gène qui identifie quels groupes de microbes sont présents et quelle est leur abondance.

La diversité microbienne reste étonnamment stable

Sur les six cycles de congélation–décongélation, la richesse globale et l’équilibre des microbes intestinaux dans chaque échantillon ont peu changé. Les mesures de diversité au sein de chaque échantillon, et des différences entre échantillons, sont restées stables. Lorsque les chercheurs ont utilisé des outils statistiques pour visualiser les motifs à travers tous les échantillons, le facteur principal qui les séparait n’était pas le nombre de congélations, mais la personne d’origine. En d’autres termes, votre empreinte microbienne personnelle est restée bien plus déterminante que l’historique de congélation. Le rendement en ADN a diminué après la première congélation, puis est resté stable, ce qui suggère que la quantité de matériel génétique utilisable était encore suffisante pour des analyses fiables.

De petits changements n’apparaissent qu’après de nombreux cycles

En examinant de plus près des groupes bactériens individuels, l’équipe a vérifié si des types spécifiques augmentaient ou diminuaient avec les congélations répétées. Une méthode d’analyse très prudente n’a détecté aucun changement significatif, même après six cycles. Une méthode plus sensible a toutefois repéré des variations modestes dans une petite fraction des groupes bactériens. Ces changements sont apparus principalement après quatre cycles ou plus, et étaient les plus évidents dans un vaste groupe de bactéries intestinales connues pour être relativement fragiles. Certains autres groupes semblaient légèrement augmenter au fil du temps. Cependant, comme ces signaux n’apparaissaient pas de manière cohérente selon toutes les méthodes, les auteurs mettent en garde que certaines de ces variations apparentes pourraient être des faux positifs plutôt que de véritables effets biologiques.

Ce que cela signifie pour les collections d’échantillons de selles conservés

Pour les personnes qui conçoivent ou réutilisent de grandes études sur le microbiome, le message est rassurant. Lorsque des échantillons de selles d’adultes en bonne santé sont lentement décongelés puis rapidement recongelés, l’image globale du microbiome intestinal reste très reproductible pendant au moins trois cycles de congélation–décongélation. Les différences personnelles entre individus dominent les effets liés à la congélation. Après environ quatre cycles, des changements subtils dans certains groupes bactériens peuvent apparaître, de sorte qu’une réutilisation intensive du même flacon pourrait progressivement réduire la précision. Globalement, l’étude soutient la réanalyse en toute sécurité d’échantillons qui ont été décongelés une ou quelques fois, ouvrant la voie à une valeur scientifique beaucoup plus grande des collections congelées existantes sans avoir à recruter de nouveaux volontaires pour chaque nouvelle question.

Citation: Sangermani, M., Desiati, I., Quattrini, N. et al. Effects of repeated freeze and thaw cycles on the stability of faecal microbiome composition. Sci Rep 16, 9880 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39939-w

Mots-clés: microbiote intestinal, échantillons de selles, stockage des échantillons, cycles congélation décongélation, séquençage du microbiome