Qu´est-ce qu´un jeu ordonné de microéchantillons d´ADN? Scientifiquement, comment fonctionnent les microéchantillons d´ADN? Qu´est-ce que l´expression génétique et à quoi sert-elle? La biotechnologie et les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN Utilisations des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN Bibliographie

Autrefois, les scientifiques étaient capables de faire des analyses génétiques uniquement sur quelques gènes à la fois. Le développement de la technologie des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN leur permet aujourd´hui d´examiner des milliers de gènes à la fois, un progrès qui les aide à déterminer les relations complexes entre les différents gènes.

Un des principaux avantages des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN réside dans leur capacité de mesurer l´expression de nombreux gènes avec une grande efficacité. Les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN permettent aux scientifiques d´évaluer le degré relatif d´expression de centaines, voire de milliers de gènes au cours d´une seule expérience.

Les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN portent également les noms de puces à ADN, de puces géniques et de biopuces.

Qu´est-ce qu´un jeu ordonné de microéchantillons d´ADN?

Les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN sont des micropuces d´ADN en verre ou en silicium de la taille d´un timbre, dans lesquelles sont encastrés des milliers de brins simples d´ADN, chacun ayant son propre emplacement sur une grille tracée sur la puce. On connaît l´identité et l´emplacement de chaque brin. On plonge la puce dans une solution préparée à partir d´un échantillon humain (habituellement du sang) et, si un brin particulier d´ADN de la solution est complémentaire à un des brins intégré sur la puce, il se fixera à un endroit précis. Comme les scientifiques savent que chaque point de la grille représente un certain ADN, un lien indique qu´une séquence d´ADN particulière est présente dans l´échantillon du patient.

Scientifiquement, comment fonctionnent les microéchantillons d´ADN?

La technologie des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN existe parce que les scientifiques ont trouvé une méthode pour exploiter la tendance naturelle de l´ADN à se fixer de façon complémentaire. L´ADN est composé de petites particules appelées nucléotides, lesquelles sont enchaînées pour former un brin. Une molécule d´ADN entièrement fonctionnelle comporte deux de ces brins, rattachés ensemble à chaque nucléotide. Il existe quatre types de nucléotides : l´adénine, la guanine, la cytosine et la thymine, généralement connues sous le nom d´A, G, C et T. Ces nucléotides ne peuvent se fixer d´un brin à l´autre que d´une seule façon : A se fixe toujours à T et C se fixe toujours à G. C´est cette complémentarité qui les rend utiles pour les diagnostics, notamment ceux réalisés à partir des microéchantillons d´ADN.

Pour en savoir davantage sur le pouvoir de fixation de l´ADN et des protéines

Les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN sont beaucoup utilisés pour mesurer le degré d´expression d´un gène ou de gènes particuliers.

Qu´est-ce que l´expression génétique et à quoi sert-elle?

Expression génétique

Les gènes exprimés sont des gènes qui ont été transformés en protéines, produits fonctionnels des gènes. Un gène peut être codé pour que quelque chose se produise, mais afin que cette chose se produise, une protéine doit être fabriquée pour effectuer le travail.

Chaque cellule de notre corps possède le même ensemble de gènes. Cependant, différents gènes sont actifs (et donc exprimés) dans les différents types de cellules et de tissus. Dans le processus d´expression de certains gènes, la cellule utilise plusieurs protéines, dont l´ARN messager (ARNm), produit uniquement lorsqu´un gène se transforme en protéine. Ainsi, un jeu ordonné de microéchantillons d´ADN peut détecter le degré d´expression d´un certain gène en vérifiant la présence et le nombre de molécules d´ARNm associées à ce gène en particulier.

Tout changement du milieu environnant d´une cellule peut déclencher la production d´une protéine. Lorsque la cellule est prête à fabriquer une certaine protéine, un segment de l´ADN double responsable du code de cette protéine se défait pour devenir temporairement deux brins simples. L´ARNm fait alors une copie complémentaire d´un des brins simples d´ADN, nucléotide par nucléotide. L´ARNm, qui est alors une version complémentaire exacte du brin d´ADN, se déplace vers une autre partie de la cellule où l´information génétique qu´il renferme sert à fabriquer une protéine particulière.

Plus un gène est traduit en protéines, plus le nombre de copies d´ARNm est élevé à l´intérieur de la cellule. Ce nombre d´ARNm peut être mesuré par des biopuces dans lesquelles est incrusté un ensemble d´ADN connu.

La puce entre en jeu

On prélève un échantillon de tissu particulier sur le patient. On change l´ARNm du tissu en ADN complémentaire (ADNc), avec lequel il est plus facile de travailler. À ce point, l´ARNm et l´ADNc renferment la même information sur le patient, sous des formes différentes. L´ADNc est alors étiqueté avec des molécules radioactives afin qu´on puisse le retrouver plus tard. C´est ce qu´on appelle l´étiquetage.

Quand la biopuce est plongée dans la solution d´ADNc provenant de l´échantillon du patient, l´ADNc complémentaire à l´ADN de la puce se fixe. Comme les scientifiques savent quelles molécules d´ADN sont incrustées sur la puce, tout lien avec une certaine molécule d´ADN indique l´expression d´une séquence d´ADN particulière dans la cellule ou le tissu du patient. Enfin, on insère la biopuce dans un instrument qui indique la présence et l´emplacement des molécules radioactives.

L´analyse de l´information obtenue dépend du but visé par l´utilisation de la biopuce. Si une cellule ou un tissu a exprimé un gène particulier à plusieurs reprises, on retrouvera de nombreuses copies de l´ARNm correspondant. Les scientifiques sont capables de détecter cette situation à l´aide des biopuces, puisqu´ils peuvent observer de nombreuses molécules d´ADNc (et une radioactivité intense) à l´emplacement de ce gène particulier sur la puce.

La biotechnologie et les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN

La biotechnologie a contribué à la fabrication des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN principalement par le biais de deux techniques :

• La génomique - L´étude de l´ensemble des gènes humains. Bien que les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN aient bénéficié des découvertes sur les gènes réalisées dans le cadre de projets tels que le projet du génome humain, la génomique contribue aussi à découvrir la fonction de ces gènes.
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• La technologie d´immobilisation - Cette technologie consiste à fixer les cellules et d´autres molécules biologiques, comme des brins d´ADN, à une matrice solide, comme du verre. Pour être efficaces, les techniques d´immobilisation doivent préserver l´activité biologique des molécules. Dans la fabrication de jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN, on utilise le plus souvent une technique d´immobilisation connue sous le nom de photolithographie, développée par la société Affymetrix.

Utilisations des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN

Les jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN ont de nombreuses applications. Si les scientifiques croient que l´expression excessive d´un certain gène est responsable d´une maladie, ils peuvent le vérifier à l´aide d´un échantillon de tissu. En outre, ils peuvent comparer les résultats des essais sur biopuce de deux échantillons, provenant par exemple d´un tissu normal et d´un tissu affecté, pour voir quels sont les gènes exprimés normalement, insuffisamment ou à l´excès. C´est une façon efficace de découvrir les gènes impliqués dans certaines maladies.

Voici quelques exemples d´utilisation des jeux ordonnés de microéchantillons d´ADN :

Technique : Identification de gènes spécifiques à certains tissus.

Explication : Les différents tissus et cellules expriment des gènes différents. On peut donc comparer l´expression génétique de différents tissus et cellules.

Technique : Analyse de la régulation du gène en présence de cancer.

Explication : Les maladies génétiques peuvent résulter d´un excès ou d´une insuffisance de l´expression d´un certain gène. En présence de cancer, on peut étudier le degré d´expression de certains gènes associés au cancer dans les cellules affectées.

Technique : Analyse pharmaceutique.

Explication : L´analyse pharmaceutique sert à étudier la relation entre la réponse d´une personne à certains médicaments et la constitution génétique de cette personne. En outre, on peut examiner le ciblage des médicaments en analysant l´expression d´un gène après son exposition à une toxine ou à un médicament.

Bibliographie

(En anglais seulement)

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