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Avant de parler du séquençage ADN, il y a lieu de comprendre tout d’abord que le génome est l’ensemble du matériel génétique d’un organisme. Ainsi, il correspond à l’ADN présent dans les cellules, ou plus précisément à quatre bases azotées dénommées nucléotides, dont : l’adénine, la cytosine, la guanine et la thymine.
Et c’est justement le séquençage d’ADN qui permet d’examiner l’enchainement de ces nucléotides et aussi de déterminer la taille du génome. Autrement dit, le séquençage d’ADN est très utile pour connaitre les informations nécessaires à l’expression des gènes.
Quelle méthode utilise-t-on pour séquencer l’ADN ?
Auparavant, la méthode utilisée pour décrypter le séquençage de l’ADN était celle de Maxam et de Gilbert qui se reposait sur l’utilisation des propriétés chimiques des nucléotides. De nos jours, la biologie moléculaire a connu une sérieuse évolution car la méthode inventée par Sanger permet de réaliser un séquençage d’ADN automatisé et qui se concrétise par l’utilisation des composants biologiques naturels contenus dans les cellules.
Les différents éléments nécessaires au séquençage d’ADN
Parmi les différents éléments qui interviennent donc lors d’un décryptage du séquençage de l’ADN, il convient de citer : l’ADN, les nucléotides, les didésoxy-nucléotides, l’amorce et l’ADN polymérase. Dans un premier temps, en ce qui concerne l’ADN, il s’agit d’un composant de l’organisme qui apparait sous forme de double brin. Puis, pendant le séquençage, il y a lieu de séparer les deux brins et de ne considérer que le brin matrice.
Dans un second temps, pour les nucléotides ou pour les désoxy-nucléotides, il s’agit en fait des briques de l’ADN qui sont reliées entre elles par des liaisons chimiques et qui requièrent la présence d’un groupement OH.
La Chaîne ADN met fin à la synthèse
C’est ce qui les différencie d’ailleurs des didésoxy-nucléotides qui sont également des nucléotides mais qui ne disposent pas de groupement OH en position 3. Par conséquent, le rattachement des didésoxy-nucléotides dans une chaîne d’ADN met fin définitivement à la synthèse de l’ADN.
Quant à l’amorce, il s’agit d’un brin d’ADN qui n’est composé que d’une vingtaine de nucléotides. De ce fait, celle-ci peut s’incorporer à une autre séquence complémentaire.
Dans un dernier temps, concernant l’ADN polymérase, il s’agit d’une enzyme qui copie l’ADN en reprenant un brin complémentaire au brin matrice. Cependant, ce genre d’ADN ne peut pas fonctionner si l’on n’ajoute pas des nucléotides à une amorce déjà existante.
Les principales étapes d’un séquençage d’ADN
Pour effectuer un séquençage d’ADN, il faut tout d’abord réunir une importante quantité de l’ADN à séquencer, des nucléotides, d’une amorce et de l’ADN polymérase. Puis, il faut s’équiper d’un tube à essai et s’attendre à ce qu’il y ait une réaction de séquençage. L’ADN polymérase va intervenir ensuite pour copier le fragment ou la chaîne matrice en synthétisant une séquence complémentaire d’ADN. Ici donc, la règle de complémentarité des nucléotides doit être respectée par cet ADN polymérase, dont la correspondance entre l’adénineet la thymine, et aussi celle entre la cytosine et la guanine.
L’ADN polymérase influe sur la synhtèse
Dans le cas où l’ADN polymérase choisit un didésoxy-nucléotide et qu’elle le fasse entrer dans la chaîne en synthèse, la succession des nucléotides va être interrompue de façon prématurée puisque la couleur du fluorochrome qui est utilisée pour le didésoxy-nucléotide est différente. Pour continuer, la prochaine étape consiste à considérer la taille des fragments vu que, normalement, un tube peut contenir des chaînes de toutes les tailles et aussi des chaînes de même taille.
Pour les détecter, il est à savoir que les chaînes commencent en général au même endroit sur le brin matrice et logiquement, celles qui ont les mêmes longueurs s’achèvent par le même didésoxy-nucléotide marqué. Ainsi donc, on peut séparer les fragments d’ADN sur un gel d’acrylamide suivant leur taille.
D’ailleurs, les chaînes qui sont dotées d’une même longueur parcourent les mêmes distances, donc il est facile de les repérer car on remporte à la fin une succession de bandes colorées. Et pour terminer, les détecteurs du séquenceur vont lire ou décrypter automatiquement la succession des couleurs pour déterminer l’ordre des nucléotides, d’où on obtient la séquence d’ADN.
A quoi sert le séquençage d’ADN ?
La plupart des gens qui font séquencer leur ADN souhaitent souvent connaitre les informations précises sur leurs prédispositions à certaines maladies. En effet, le séquençage du génome permet d’étudier des protéines encodées.
Puis, c’est à partir des changements dans les gènes que les chercheurs en biologie moléculaire vont repérer la présence de telle ou de telle maladie dans l’organisme des patients et qu’ils puissent en déduire ainsi les médicaments ou traitements à prescrire.
Connaître ses origines grâce au séquençage ADN
Par ailleurs, le séquençage d’ADN permet également de connaitre l’origine génétique de certains cancers suite à l’accumulation de mutations dans des gènes critiques et à la modification des programmes de multiplication, de différenciation et de décès cellulaire.
Toutefois, ce n’est pas uniquement en matière de biologie moléculaire uniquement qu’on ait besoin d’un séquençage d’ADN, celui-ci peut également nous être utile en biologie évolutive dans le but d’étudier la liaison et l’évolution des différents organismes. Ce qui requiert donc l’intervention des paléo-généticiens et des anthropologues.
Il convient de noter qu’actuellement, de nombreux laboratoires proposent des offres intéressantes de séquençage d’ADN en ligne, à des prix abordables. Ce qui permet donc à tout intéressé de retracer facilement ses origines à partir d’un simple kit ADN.
Et il ne faut pas oublier que le séquençage d’ADN permet aussi de déterminer s’il existe un risque de maladie génétique ou de maladie héréditaire chez un patient. C’est ce qui va en même temps guider les prises en charge thérapeutiques.
Enfin, le séquençage d’ADN peut aussi nous aider à résoudre certains problèmes de fertilité puisqu’il est à la base même de la médecine reproductive, c’est-à-dire de la branche qui étudie la physiologie de la reproduction humaine, de la pathologie de celle-ci et de l’infertilité.
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