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Auteur(s)
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Dominique VIDAUD : Université René Descartes, faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques (Paris V), Laboratoire de génétique moléculaire
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Ces vingt dernières années, les progrès de la biologie moléculaire et du génie génétique ont rendu possible l’analyse moléculaire des gènes par l’étude de l’ADN (acide désoxyribonucléique) et /ou du produit de leur expression, l’ARN (acide ribonucléique). Cette avancée technologique remarquable a abouti à la mise au point d’un nombre considérable de méthodes de diagnostic direct et indirect applicables aux maladies génétiques mais également aux pathologies infectieuses. Cependant, avant 1985, ces techniques dépassaient rarement le stade du laboratoire de recherche ou de quelques services hospitaliers spécialisés. En effet, les méthodes utilisées jusqu’alors étaient particulièrement lourdes, faisant le plus souvent appel aux systèmes d’hybridation classiques (de type « Southern blot » par exemple) et à des sondes radioactives. Bien que très puissantes et largement utilisées en recherche, elles n’étaient pas applicables en routine en raison de la manipulation de produits radioactifs, de la complexité de la préparation des échantillons et de leur coût.
Dans le domaine de l’analyse moléculaire, 1985 marque un tournant décisif avec l’invention d’une nouvelle technique qui allait révolutionner à la fois le quotidien des biologistes moléculaires et leur façon de penser. Cette découverte valut à son auteur, Kary Mullis, le prix Nobel de chimie en 1993. Appelée en anglais « PCR », pour « Polymerase Chain Reaction » cette technique qui réalise un véritable clonage in vitro, permet l’amplification spécifique d’une séquence nucléotidique. Cette technologie est à présent bien au point et se popularise de jour en jour du fait de la simplification de son utilisation au travers de trousses commerciales disponibles pour le diagnostic de maladies héréditaires et la mise en évidence de nombreux agents infectieux.
On peut ainsi détecter aisément et rapidement la présence directe de génomes viraux et bactériens, réaliser le diagnostic de maladies héréditaires sur des prélèvements de très faible volume de cellules amniotiques ou trophoblastiques, suivre l’apparition et l’évolution de cellules malignes, établir une carte d’identité génétique à partir de quelques racines de cheveux (médecine légale) et, dans l’industrie agroalimentaire, analyser la qualité des produits, rechercher la présence d’agents pathogènes et de contaminants, typer les semences et les races, déterminer le sexe des embryons, etc.
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1991 par Isabelle TREICH, Paul KENIGSBERG
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2. Techniques d’analyse des acides nucléiques : les outils de base
2.1 L’électrophorèse
Les acides nucléiques sont des macromolécules polyanioniques chargées pouvant migrer dans un champ électrique. L’électrophorèse permet de séparer les fragments d’ADN ou les molécules d’ARN en fonction de leur poids moléculaire, donc du nombre de bases ou de paires de bases, avec des degrés de résolution variables en fonction de la nature et de la densité de réticulation du gel utilisé. Deux types de gels existent : les gels d’agarose et les gels de polyacrylamide. En fonction de la taille du produit à examiner, la concentration d’agarose ou d’acrylamide à utiliser sera différente (tableau 1).
Le gel de polyacrylamide est utilisé pour la séparation des petits fragments d’ADN de une à plusieurs centaines de paires de bases (pb). Ses applications majeures sont la séparation des petits fragments d’ADN, le séquençage (gels dénaturants) et la purification d’oligonucléotides de synthèse. Les gels sont coulés entre deux
plaques de verre où s’effectue la réaction de polymérisation de l’acrylamide et du N,N′-méthylènebisacrylamide en présence de N,N,N′,N′-tetraméthyléthylènediamine (TEMED) et de persulfate d’ammonium, catalyseurs de la réaction.
L’agarose est un polymère extrait de l’algue marine et commercialisé sous la forme d’une poudre blanche. Après chauffage en présence du tampon de migration, l’agarose fondu (liquide) forme un gel en refroidissant grâce à la mise en jeu de ponts hydrogène. La résolution du gel est déterminée par la concentration en agarose (exprimée en %, poids/volume). En pratique, les gels d’agarose sont utilisés à des concentrations comprises entre 0,6 et 2 % (c’est-à-dire entre 0,6 et 2 g/100 mL) ce qui permet la séparation de fragments d’acides nucléiques d’une taille allant jusqu’à 20 kb (produits de PCR, fragments d’ADN, molécules d’ARN). Certaines sociétés commercialisent des agaroses plus ou moins résolutifs permettant de discriminer des produits de PCR présentant une différence de 4 pb.
Dans les deux cas, la visualisation des acides nucléiques s’effectue par addition d’un agent intercalant, le bromure d’éthydium (BET). Molécule spontanément non fluorescente, le BET intercalé...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIENVENU (T.) et al - Les techniques d’extraction de l’ADN à partir d’un échantillon sanguin. - Ann. Biol. Clin. 57, p. 77-84 (1999).
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(2) - KAPLAN (J.-C.), DELPECH (M.) - Biologie moléculaire et médecine. - Flammarion Médecine/Science (1994).
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(3) - CHÉRON (J.-M.) et al - Analyse des macromolécules biologiques et applications. - Généralités. P 3 305 (1991).
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(4) - CHÉRON (J.-M.), TROUVIN (J.-M.) - Analyse des macromolécules biologiques et applications. Identification, dosage et pureté d’une protéine. - P 3 310 (1992).
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(5) - ALBERTS (B.), BRAY (D.), JOHNSON (A.), LEWIS (J.), RAFF (M.), ROBERTS (K.), WALTER (P.) - Essential cell biology : an introduction to the molecular biology of the cell. - Garland Publishing, Inc. (1998).
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(6) - BOGARD...
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