Comment la génomique va de l’échantillon au résultat

La recherche en biologie devient de plus en plus rapide grâce à de nouvelles méthodes. De l’échantillon au code génétique – une question de temps ?

En science, la mesure du temps commence avec l’échantillon à analyser. Selon les besoins, l’échantillon est en plus stabilisé. Cette méthode est recommandée pour l’analyse de l’ADNg, de l’ADNlc, de l’ARN, des CTC ou des protéines d’échantillons sanguins.

Au début de toute expérience, il y a l’échantillon

Tout d’abord, l’échantillon est préparé. Dans la plupart des cas, indépendamment de l’origine de l’échantillon (sang, tissu, virus, bactérie ou urine) on procède à une extraction des acides nucléiques. On peut utiliser pour cela des kits d’extraction du commerce, des procédés de désagrégation spéciaux ou des systèmes automatiques.

Pour ceux qui sont pressés par le temps, il y a déjà actuellement des master mixes contenant des polymérases si robustes qu’une amplification directe à partir de l’échantillon est possible entièrement sans purification. Même les tissus difficiles comme les perforations auriculaires de souris, quelques plantes ou des levures peuvent être analysés directement très rapidement de cette manière.

Pour un diagnostic, l’analyse est souvent réalisée directement sous la forme d’une amplification après la purification. Pour la détection de maladies génétiques ou d’infections virales notamment, cette méthode d’amplification des acides nucléiques (PCR) est une variante très rapide et peu coûteuse. Dans le domaine scientifique en revanche, l’échantillon subit souvent un traitement ultérieur. Pour le clonage de gènes, la PCR n’est généralement nécessaire que pour renforcer le fragment d’ADN. Dès que la quantité souhaitée est disponible, on modifie, coupe et allie à cœur joie. Selon l’application, l’industrie a les produits qu’il faut. Des polymérases classiques pour les duplications « simples » en passant par les polymérases haute-fidélité et super-haute-fidélité, la science peut aujourd’hui traiter pratiquement tout jusqu’à 20 kb.

Qualité et quantité

Quiconque veut savoir, non seulement si un acide nucléique spécial est présent, mais encore en quelle quantité, utilisera la méthode de la PCR quantitative – en abrégé qPCR. Cette méthode consiste à mesurer la quantité de produits de PCR à l’aide de colorants de l’ADN. Au grand déplaisir de la science, elle détecte cependant les produits de PCR spécifiques autant que les produits de PCR non spécifiques. Pour les applications telles que les analyses des voies critiques, la détection de micro-ARN ou le multiplexage, on utilise donc souvent pour un gène cible des sondes fluorogéniques.

Un échantillon amplifié devrait toujours être analysé sur gel pour terminer. Cela est le seul moyen de s’informer sur sa pureté et son état (dégradation). Heureusement, la plupart des laboratoires ont abandonné le bromure d’éthidium et ils utilisent maintenant ce que l’on appelle des colorants sûrs, qui sont moins cancérigènes. Les colorants particulièrement sûrs sont même déjà capables de colorer séparément l’ADN et l’ARN et de renseigner ainsi sur la contamination des échantillons d’ARN par de l’ADN.

Analyse des molécules d’ADN

Le séquençage de l’ADN est aujourd’hui incontournable comme analyse finale. Ici, la pureté de l’échantillon est particulièrement importante. Il est donc recommandé d’effectuer une purification avant de commencer. Il existe des kits spéciaux qui éliminent les résidus d’enzymes provenant de PCR antérieures. De même il existe des kits spéciaux permettant d’éliminer simplement les nucléotides fluorescents (« dye terminators ») provenant d’étapes précédentes.

Nous pouvons analyser la fonction et la structure de génomes entiers en quelques heures et réaliser le séquençage dans la nuit. À titre de comparaison, l’exécution d’un protocole d’amplification type de 30 cycles durait encore environ trois heures il y a à peine dix ans. Des kits et des réactifs constamment améliorés nous permettent aujourd’hui de penser que les progrès en matière de diagnostic, de pronostic et de traitement du cancer et d’un grand nombre d’autres maladies seront encore plus rapides dans les années à venir et que nous pourrons utiliser notre temps précieux encore plus efficacement. Le temps est bien une notion relative !