L'accident s'est produit lundi en fin de journée, dans une salle de sports située dans le 11e arrondissement de la capitale.
Le décès d'une employée de l'établissement, née en 1996, avait été constaté sur place.
Une cliente, née en 1991, avait été hospitalisée avec un pronostic vital engagé et plongée dans un coma artificiel.
La jeune femme "est en état de mort cérébrale depuis hier" jeudi, a précisé le parquet.
"Le rapport d'autopsie de la première victime conclut à un syndrome asphyxique dans un milieu appauvri en oxygène", a indiqué le parquet, ce qui accrédite l'hypothèse d'une fuite d'azote dans la cabine de cryothérapie.
L'azote est un gaz inodore qui provoque une diminution de l'oxygène dans l'air et peut entrainer une intoxication.
Dès lundi soir, une source proche de l'enquête, s'appuyant sur les premiers éléments de l'enquête, avait évoqué l'hypothèse d'une fuite d'azote de la cabine de cryothérapie à l'origine de l'intoxication mortelle.
La cabine aurait fait l'objet d'une réparation lundi, selon cette source.
"L'hypothèse d'une fuite d'azote ayant considérablement diminué le taux d'oxygène dans la cabine fait partie des différentes hypothèses en cours d'analyse", avait souligné par la suite le parquet.
Une enquête en recherche des causes de la mort a été ouverte et confiée au commissariat de police du 11e arrondissement de Paris, en co-saisine avec l'inspection du travail.
"Des constatations sur place ont été effectuées" et "les investigations, d'une particulière technicité, se poursuivent", selon le ministère public.
La cryothérapie est une "thérapie par le froid" qui consiste à placer une personne pendant 2 à 3 minutes dans des chambres ou des cabines dont la température peut descendre sous -110°C.
La personne est immergée dans des baignoires d'eau glacée ou des chambres à azote.
Initialement destinée aux sportifs de haut niveau afin de prévenir ou traiter les douleurs musculaires après l'exercice, cette pratique est proposée pour soulager des maladies inflammatoires ou neurologiques, et même utilisée en dehors de tout contexte pathologique.