Empreinte ADN: principes et techniques de l'empreinte ADN

Lisez cet article pour en savoir plus sur les empreintes génétiques: principes et techniques des empreintes génétiques

Aspect historique:

L'étude des empreintes de doigt, de paume et de la semelle s'appelle des dermatoglyphes.

Image courtoisie: www2.wmin.ac.uk/~redwayk/lectures/images/DNA_fingerprinting_01.jpg

C'est un sujet d'intérêt humain depuis les temps primitifs, quand l'homme chassait sa nourriture à l'aide d'empreintes d'animaux. Sir William Herschel a utilisé pour la première fois la science des empreintes digitales comme méthode d'identification en 1858. En Inde, la science des empreintes digitales a été découverte par hasard au cours d'une enquête sur un meurtre à Jalpaiguri en 1897.

Alec Jeffreys (1984) a inventé la technique d'empreinte génétique à l'Université de Leicester, au Royaume-Uni. Les Dr VK Kashyap et Lalji Singh ont lancé la technologie d'empreinte génétique en Inde au CCMB (Centre de biologie cellulaire et moléculaire) de Hyderabad.

Qu'est-ce que l'empreinte ADN?

Empreinte ADN (également appelée typage ADN ou profil ADN). C'est une technique de détermination des séquences nucléotidiques de certaines zones de l'ADN qui sont uniques à chaque individu. Chaque personne a une empreinte ADN unique.

Contrairement aux empreintes digitales conventionnelles qui ne se trouvent qu'au bout des doigts et peuvent être modifiées par une intervention chirurgicale, les empreintes ADN sont les mêmes pour chaque cellule, tissu et organe d'une personne. Il ne peut être modifié par aucun traitement connu. Le moyen idéal pour distinguer un individu - des autres personnes serait toute sa séquence d'ADN génomique.

Principe de la prise d'empreinte ADN:

Selon leurs différences, environ 0, 1% ou 3 x 10 ⁶ paires de bases (sur 3 x 10 ⁹ pb) confèrent une individualité à chaque être humain. Le génome humain possède de nombreuses petites séquences de bases non codantes mais héritables qui se répètent plusieurs fois. Ces séquences se produisent près des télomères, des centromères, du chromosome Y et de la zone hétérochromatique. La zone avec la même séquence de bases répétée plusieurs fois est appelée ADN répétitif.

Ils peuvent être séparés en tant que satellite de l'ADN en vrac lors de la centrifugation par gradient de densité et sont donc appelés ADN satellite. Dans l'ADN satellite, la répétition des bases est simultanée. Selon la longueur, la composition de base et le nombre d'unités répétitives en tandem, les ADN de satellites appartiennent à des sous-catégories telles que les microsatellites et les mini-satellites. Les ADN satellites présentent un polymorphisme. Le terme polymorphisme est utilisé lorsqu'une variante d'un locus est présente avec une fréquence supérieure à 0, 01 population.

Les variations sont dues aux mutations. Alors que les mutations dans les gènes produisent des allèles avec différentes expressions, les mutations dans l'ADN répétitif non codant n'ont pas d'impact immédiat.

Ces mutations dans les séquences non codantes se sont accumulées avec le temps et forment la base du polymorphisme de l'ADN (la variation au niveau génétique est due aux mutations). Le polymorphisme de l’ADN est la base de la cartographie génétique du génome humain ainsi que de l’empreinte digitale de l’ADN.

Les répétitions nucléotidiques courtes dans l’ADN sont très spécifiques chez chaque individu et varient
nombre de personne à personne mais sont hérités. Ce sont les «répétitions en tandem à nombre variable» (VNTR). Celles-ci sont également appelées «minisatellites». Chaque individu hérite de ces répétitions de ses parents qui sont utilisées comme marqueurs génétiques dans un test d'identité personnel.

Par exemple (Fig. 6.39), un enfant peut hériter d'un chromosome avec six répétitions en tandem de la mère et le même tandem répété quatre fois dans le chromosome homologue hérité du père. La moitié des allèles VNTR de l'enfant ressemble à celle de la mère et l'autre moitié à celle du père.

Technique d'empreinte ADN (Fig. 6.40):

(i) L'ADN est extrait des noyaux de globules blancs ou de spermatozoïdes ou des cellules du follicule pileux qui s'accrochent aux racines des poils tombés ou arrachés.

(ii) Les molécules d'ADN sont d'abord cassées à l'aide d'une endonucléase de restriction enzymatique (appelée couteau chimique) qui les découpe en fragments. Les fragments d'ADN contiennent également les VNTR.

(iii) Les fragments sont séparés selon la taille par électrophorèse sur gel.

(iv) Les fragments d'une taille particulière ayant des VNTR sont multipliés par la technique de PCR. Ils sont traités avec des produits chimiques alcalins pour les diviser en ADN simple brin.

(v) Les fragments séparés d'ADN simple brin sont transférés sur une membrane de nylon.

(vi) Des sondes ADN radioactives ayant des séquences de bases répétées complémentaires de possibles VNTR sont versées sur la membrane de nylon. Certains d'entre eux se lieront aux VNTR simple brin. La méthode d'hybridation de l'ADN avec des sondes s'appelle Southern Blotting, du nom de l'inventeur EM Southern (1975). La membrane en nylon est lavée pour éliminer les sondes supplémentaires.

(vii) Un film radiographique est exposé à la membrane de nylon pour marquer les endroits où les sondes d'ADN radioactives se sont liées aux fragments d'ADN. Ces endroits sont marqués en tant que bandes sombres lorsque le film radiographique est développé. Ceci est connu comme autoradiographie.

(viii) Les bandes noires sur le film radiographique représentent les empreintes ADN (= profils ADN).

Applications des empreintes génétiques:

(i) Individualité:

Tout comme les empreintes digitales sur la peau (dermatoglyphics), les empreintes digitales ADN peuvent aider à distinguer un être humain d'un autre, à l'exception des jumeaux monozygotes.

(ii) litiges de paternité / maternité:

L’empreinte digitale de l’ADN permet d’identifier la véritable mère génétique, le père et la progéniture,

(iii) lignée humaine:

L’ADN de diverses probabilités est à l’étude pour découvrir la lignée humaine,

iv) Maladies héréditaires:

La technique est utilisée pour identifier les gènes liés aux maladies héréditaires,

v) médecine légale:

Les empreintes digitales ADN sont très utiles pour la détection de la criminalité et les poursuites judiciaires. Les empreintes génétiques ont prouvé que Dhanu, la bombe humaine, était le véritable meurtrier de Shri Rajiv Gandhi, ancien Premier ministre de l'Inde,

vi) Sociologie:

Il peut identifier les groupes raciaux, leur origine, les migrations historiques et les invasions. La génographie est l’étude de l’histoire migratoire des espèces humaines.