L’amidon stocké par le végétal est en partie hydrolysé pour former dans les cellules des sucres solubles (glucose, fructose et saccharose) qui ont un pouvoir « antigel »
Les cellules se déshydratent. L’eau commence à geler à l’extérieur de la cellule. La glace située à l’extérieur de la cellule exerce une force d’attraction de l’eau contenue à l’intérieur de la cellule (phénomène identique au bac à glace du réfrigérateur qui attire la vapeur et l’accumule sous forme de glace au détriment des aliments qui se dessèchent). Cette déshydratation augmente la concentration de sucre soluble dans la cellule et par conséquent son efficacité « antigel ».
Pendant cette phase, le diamètre du tronc et des branches diminue.
Cet endurcissement ne peut se faire que si la baisse de température est lente et progressive (impossible en cas de chute de température brutale).
L’arbre qui est peu résistant au gel en automne devient plus résistant en hiver (c’est aux mois de janvier et février que l’arbre est le mieux endurci). Puis au printemps, la concentration de sucres solubles contenus dans les cellules diminue et l’arbre redevient à nouveau moins résistant au froid. Lorsqu’à la fin de l’hiver la température remonte, l’endurcissement se perd rapidement. C’est pour cela que les gels tardifs sont parfois préjudiciables.
Un arbre dont la photosynthèse est active pendant la période de végétation, fabrique et stocke correctement l’amidon ; il est par conséquent plus résistant au gel hivernal. Un arbre peu vigoureux, qui a souffert de stress nutritifs et hydriques tels que la sécheresse, la défoliation par des chenilles ou l’élimination importante de feuillage par l’élagage au printemps ou en été, aura moins d’amidon à hydrolyser et sera moins résistant au gel l’hiver suivant. Un arbre ayant eu une fructification surabondan- te, consommatrice de sucres pourra aussi être plus sensible.
Les jeunes arbres sont moins résistants au gel. Les organes souterrains sont moins résistants au gel que les organes aériens.