Puce à ADN - Nguyen Hoai Tuong

Puce à ADN
Nguyen Hoai Tuong
[email protected]
Etudiant du Master 2 ECD 2007 - 2008
de l’Ecole Polytechnique
de l’Université de Nantes, France
Résumé: L’objectif de ce document est de décrire brièvement les concepts de base
utilisés dans la technologie de puce à ADN et de présenter les éléments essentiels
qui constituent cette technique ainsi que les différents domaines d’application de la
technologie des puces à ADN.
Mots-clés: Bioinformatique, puce à ADN
Abstract: This document describes in brief the basis concepts in the DNA
microarray technology and presents the essential elements that constitute this
technique and also his different application fields.
Keywords: Bioinformatic, DNA microarray
Table de Matière
1.
INTRODUCTION ...........................................................................................................................................................3
2.
DE LA CELLULE AU TRANSCRIPTOME ................................................................................................................3
2.1.
2.2.
2.3.
3.
De la cellule à l’ADN .............................................................................................................................................3
De l’ADN au génome .............................................................................................................................................3
Du génome au transcriptome ..................................................................................................................................4
PUCE A ADN...................................................................................................................................................................5
3.1.
Définition................................................................................................................................................................5
3.2.
Principe de la puce à ADN .....................................................................................................................................5
3.3.
Types de Puce à ADN ............................................................................................................................................5
3.3.1.
Les macroarrays ou filtres à haute densité ........................................................................................................6
3.3.2.
Les microarrays .................................................................................................................................................6
3.3.3.
Les puces à oligonucléotides .............................................................................................................................7
3.3.4.
Les puces à ADN pour étudier l’expression des gènes ......................................................................................7
3.3.5.
Les puces à ADN pour étudier l’expression des gènes ......................................................................................7
3.4.
La fabrication des puces à ADN .............................................................................................................................8
3.4.1.
La fabrication de la puce ...................................................................................................................................8
3.4.2.
La fixation des sondes........................................................................................................................................9
3.4.2.1.
Transfert de brins d’ADN..............................................................................................................................9
3.4.2.2.
La synthèse in situ .......................................................................................................................................10
3.4.3.
L'hybridation....................................................................................................................................................10
3.5.
L’exploitation des données fabriquées .................................................................................................................10
3.5.1.
La lecture .........................................................................................................................................................10
3.5.2.
L’analyse des données .....................................................................................................................................10
3.5.3.
Le regroupement en fonction du profil d’expression .......................................................................................11
3.6.
Domaine d’application de Puce à ADN................................................................................................................11
3.6.1.
La cancérologie ...............................................................................................................................................11
3.6.2.
La génomique...................................................................................................................................................12
3.6.3.
Le criblage médicamenteux .............................................................................................................................12
3.6.4.
La pharmaco-génomique .................................................................................................................................12
3.6.5.
Le diagnostic clinique ......................................................................................................................................12
3.6.6.
L’identification et l’expertise médico-légale ...................................................................................................13
3.6.7.
L’environnement ..............................................................................................................................................13
3.6.8.
Les applications dans le domaine de la guerre bactériologique ou chimique .................................................13
3.6.9.
L’identification d’espèces animales dans l’alimentation humaine et animale.................................................13
3.7.
Revers de Puce à ADN .........................................................................................................................................13
REFERENCES ......................................................................................................................................................................14
1. Introduction
Les puces à ADN offrent plusieurs avantages dans le diagnostique des maladies
génétiques avec une efficacité trés remarquable. Elles présentent une technique de
choix en biologie moléculaire et dans le séquençage des génes. Plusieurs
laboratoires ont développés des modèles d'assemblages pour rendre ces puces plus
pratiques. Dans le carde de stage du Master ECD 2007 – 2008, je travaille sur le
sujet « Méta-analyse de données de puces à ADN » sous la direction de M.Gérard
Ramstien, Professeur de l’Université de Nantes. La suite de ce document
présentera différentes étapes de la fabrication des puces à ADN, les éléments
essentiels qui constituent cette technique ainsi que les différents domaines
d’application de la technologie des biopuces.
2. De la cellule au transcriptome
2.1.
De la cellule à l’ADN
La cellule est l’unité de base biologique Chez les organismes les plus simples,
l'information génétique n'est pas compartimenté dans un noyau vrai mais est
libre dans le cytoplasme. Pour les organismes les plus simples, l'information
génétique est compartimentée dans un noyau (présence d’un nucléaire). L'ADN
présent dans ce noyau est une molécule qui peut être gigantesque avec in
enchainement linéaire de millions de nucléotides (l'adénine - A, la cytosine - C, la
guanine - G et la thymine - T)
Figure 1
L'appariement des paires de nucléotides de type Watson et Crick (A et T d'une part,
C et G d'autre part) concourt à l'organisation de l'ADN en double hélice, dont
chaque brin a alors une séquence parfaitement complémentaire à l'autre. Cette
compartimenté est à la base de la plupart des techniques d'analyse en biologie
moléculaire.
2.2.
De l’ADN au génome
L'unité de base du stockage de l'information génétique est le gène, petite séquence
d'ADN utilisée par la cellule pour synthétiser les protéines de structure, des
enzymes nécessaires à son fonctionnement (respiration, division cellule, croissance,
échanges, métabolisme...) ou des ARNs (ARNt, ARNr et divers petits ARN)
Les gènes sont des tailles de variable et sont disséminés le long de double brin
d'ADN de chacune des cellules. L'inventaire génique est alors défini comme
l'ensemble de ces gènes, dont le nombre peut varier suivant l'individu, de 6200
chez la levure à une trentaine de milliers chez la souris ou l'homme.
Le génome est donc de façon très simple, l'ensemble de la séquence des
chromosomes comprenant des gènes, des séquences répétées et des séquences
fonctionnelles telles que les télomères (extrémités des chromosomes eucavotes) ou
les origines de réplications des chromosomes par exemple.
2.3.
Du génome au transcriptome
L'ARN obtenu dans le noyau est appelé ARN pré-messager ou précurseur car il
subira des maturations avant son transfert vers le cytoplasme (passage de
membrane nucléaire) ou il sera traduit en protéines par les ribosomes. La
traduction interprète chaque triplet de nucléotides (codon) de l'ARN pré-messager
en un acide aminé selon le code génétique universel: un codon donné correspond à
un acide aminé donné, et plusieurs codons peuvent coder pour le même acide
aminé (dégénérescence du code génétique).
Figure 2
Sachant qu'à partir d'un même gène, plusieurs copies d'ARN pré-messager
peuvent être produits à des niveaux différents en fonction de l'activité de la cellule,
le transcriptome reflétera donc le niveau d'expression de tous les gènes à un temps
t pour une condition physiologique donnée.
Si Jansen [JENSEN01] ont montré que l'analyse du transcriptome donnait une
assez bonne vision du jeu de protéines présent dans la cellule, il est cependant
important de noter qu'il n'existe pas nécessairement de corrélation directe entre le
niveau d'expression d'un gène (quantité d'ARNm) et la quantité de protéines
produite. D'une manière plus générale, pouvoir comparer le transcriptome de
différents types cellulaires, dans différentes conditions, ou pouvoir analyser
l'ensemble du transcriptome d'une cellule à divers stades de son cycle cellulaire ou
dans des conditions pathologiques, doit permettre d'une part de mieux comprendre
de fonctionnement cellulaire sur le plan fondamental, et offre d'autre part
beaucoup d'intérêt en termes d'application potentielles.
3. Puce à ADN
3.1.
Définition
La technologie des puces à ADN ou biopuces, connaît à l’heure actuelle un essor
exceptionnel et suscite un formidable intérêt dans la communauté scientifique. Le
concept puce à ADN repose sur une technologie multidisciplinaire intégrant la
biologie, la biotechnologie, la chimie des acides nucléiques, l’analyse d’images et la
bioinformatique. Les premières puces à ADN ont été décrites il y a un peu plus de
dix ans [LANDER99]. Une puce à ADN, aujourd’hui communément appelée « DNA
microarray » en anglais (de « array » = rang ordonné), est constituée de fragments
d’ADN immobilisés sur un support solide selon une disposition ordonnée.
3.2.
Principe de la puce à ADN
Le but de puce à ADN était de mesurer chez l’homme l’expression simultanée d’un
grand nombre de gènes, voire de l’ensemble des gènes contenus dans le génome. Il
s’agit d’analyser des profils d’expression génique et à les corréler à des processus
biologiques afin de définir des signatures d’expression. La confection des puces à
ADN a permis d’étendre ce principe à la détection simultanée de milliers de
séquences en parallèle.
Une puce comporte quelques centaines à plusieurs dizaines de milliers d’unités
d’hybridation appelées « spots » (de l’anglais « spot » = tache), chacune étant
constituée d’un dépôt (sondes) de fragments d’ADN ou d’oligonucléotides
correspondant à des sondes de séquences données. L’hybridation de la puce avec
un échantillon biologique, marqué par un radioélément ou par une molécule
fluorescente, permet de détecter et de quantifier l’ensemble des cibles qu’il
contient en une seule expérience.
3.3.
Types de Puce à ADN
D’abord conçues sur des membranes poreuses de nylon (appelées parfois
« macroarrays » par opposition aux « microarrays »), les puces à ADN ont été
progressivement mises au point sur lames de verre à la fin des années 90. La
miniaturisation, rendue possible par l’utilisation d’un support solide, de
marqueurs fluorescents et par les progrès de la robotique, permet aujourd’hui de
fabriquer des puces comportant une très haute densité de spots, susceptibles de
recouvrir l’intégralité du génome d’un organisme sur une simple lame de
microscope. On distingue plusieurs types de puces selon la densité des spots, le
mode de fabrication, la nature des fragments fixés à la surface, les méthodes
d’hybridation et l’objectif du projet:
• les macroarrays et microarrays avec un dépôt direct de molécules d’ADN sur
leur support.
• les puces à oligonucléotides avec la synthèse in situ des sondes
oligonucléotidiques sur une surface solide.
• les puces à ADN pour étudier l’expression des gènes.
• et les puces à ADN pour étudier la structure des gènes.
3.3.1. Les macroarrays ou filtres à haute densité
Les dépôts (sondes) sont des clones d’ADNc ou des produits de PCR fixés à haute
densité sur une membrane de nylon (8 x 12 cm). Le marquage est le plus souvent
radioactif et le criblage est réalisé en excès de cible, on obtient ainsi une mesure de
l’abondance relative de chacun des ARNm présent dans l’échantillon de départ. On
parle de macroarrays jusqu’à une densité d’environ 25 fragments d’ADN déposés
par cm carré cm2.
3.3.2. Les microarrays
Ils permettent la miniaturisation des dépôts d’ADN, ce qui permet de fixer
plusieurs milliers de sondes sur des surfaces égales ou inférieures à celle d’une
lame de microscope standard. Elles sont déposées à une densité de 1 000
sondes/cm2 par un robot sur des lames de verre préalablement traitées
chimiquement, soit jusqu’à 12 000 sondes/lame. Les sondes sont généralement des
ADN double brin de longueur de 200 à 2 000bp amplifiés par la technique de PCR
mais récemment, des oligonucléotides longs (50-70 mers) ont également été greffés
sur la puce après leur synthèse. Les cibles utilisées sont réalisées par transcription
inverse, à partir d’ARN total ou messager utilisant deux fluorochromes (dyes)
différents (Cy3 et Cy5), ce qui permet d’hybrider simultanément deux cibles sur
une même sonde. Les signaux d’hybridation sont analysés grâce à un lecteur
capable de discriminer les deux fluorochromes et de générer deux images dont le
niveau de gris représente l’intensité de la fluorescence lue. Si on remplace les
niveaux de gris par des niveaux de couleur verte pour la première image et rouge
pour la seconde, on obtient en les superposant une image en fausses couleurs
composée de spots allant du vert au rouge en passant par le jaune. Un excès du
gène X dans l’échantillon marqué en rouge donnera un signal rouge ; un excès du
gène Y dans l’échantillon en vert donnera un signal vert ; une expression
équivalente du gène Z dans les deux échantillons donnera un signal jaune. L’un
des avantages de cette analyse comparée repose sur le fait que le rapport
rouge/vert n’est pas influencé par la qualité de la goutte déposée par le pipetteur
robotisé.
Figure 3
On calcule ensuite le Ratio des intensités de fluorescence rouge/fluorescence verte
pour chacun des spots, ce qui permet de rechercher une expression différentielle
des gènes dans les deux échantillons biologiques étudiés. Généralement, on fixe la
limite d’un ratio supérieur à 2 ou inférieur à 0,5 pour considérer qu’un gène est
sur- ou sous-exprimé dans une des cibles par rapport à l’autre. On peut ensuite
essayer de regrouper des gènes ayant le même profil d’expression sur plusieurs
expériences ayant un rapport biologique.
3.3.3. Les puces à oligonucléotides
Elles dérivent à l’origine d’un projet de séquençage par hybridation. Les puces les
plus couramment utilisées sont les puces de la société Affymetrix. Dans ce cas, les
sondes sont des oligonucléotides synthétisés in situ par une technique de
photolithographie. Dans ce procédé, une lumière dirigée sur des sites spécifiques
de la puce active la réaction d’oligo-synthèse. On peut synthétiser jusqu’à 300 000
oligonucléotides représentant 30 000 gènes sur une puce d’une surface d’environ 1
cm2. Une puce à ADN destinée à des études d’expression contient pour chaque
gène un ensemble d’oligonucléotides mimant la séquence du gène, souvent choisis
dans sa région 3’, réduisant ainsi les risques d’hybridations croisées avec des
séquences homologues de ce gène. Des oligonucléotides, dont la séquence varie
pour une seule base, sont également ajoutés, ce qui permet de confirmer que le
signal obtenu pour chacun des gènes est bien spécifique. On hybride une seule
sonde par puce et l’intensité de fluorescence mesurée par un scanner permet une
mesure de l’abondance relative de chacun des ARNm présent dans l’échantillon
biologique étudié.
3.3.4. Les puces à ADN pour étudier l’expression des gènes
Ces puces à ADN, dites «puces transcriptome», permettent d’analyser et de
quantifier l’expression des gènes sous forme d’ARN messagers qui, après
traduction, vont permettre la production des protéines indispensables au
fonctionnement de la cellule normale ou tumorale. L’ensemble de ces ARN
messagers constitue ce que l’on appelle le transcriptome.
Les puces à ADN pour l’étude du transcriptome sont recouvertes de sondes,
constituées de fragments d’ADN de séquence connue, qui vont s’hybrider de façon
spécifique avec les ARN messagers de la tumeur ou du tissu normal, pris comme
témoin.
3.3.5. Les puces à ADN pour étudier l’expression des gènes
Ces puces à ADN, dites puces CGH (pour Comparative Genomic Hybridization en
réseau), permettent d’identifier les altérations de structure (en terme de délétion
ou amplification) du génome des cellules tumorales par rapport au génome des
cellules normales.
Les puces CGH sont recouvertes de fragments d’ADN de séquence connue qui vont
s’hybrider de façon spécifique avec les ADN de cellules normales ou les ADN de
cellules tumorales. Ces deux ADN sont marqués par des fluorescences différentes.
Par comparaison entre ces fluorescences on met en évidence des amplifications ou
des délétions de gènes.
3.4.
La fabrication des puces à ADN
Il existe plusieurs procédés de fabrication. Un procédé de fabrication se distingue
de par le substrat utilisé et la nature des étapes mises en œuvre. Cependant le
principe de base de la conception des biopuces reste le même. En général, toutes
les méthodes de fabrication sont composées de trois phases qui s’effectuent
successivement : la fabrication de la puce, la fabrication de la sonde et
l’hybridation.
Figure 4
3.4.1. La fabrication de la puce
Les brins synthétiques utilisés, ceux dont on connaît la séquence, s'appellent des
sondes. Les puces à ADN présentent, par rapport aux méthodes classiques
d'hybridation un avantage majeur : grâce aux techniques de miniaturisation elles
permettent l'hybridation simultanée d'un nombre de sondes considérables sur une
surface totale utile inférieure à 1 cm2. Les supports sur lesquels sont fixées les
sondes se présentent sous la forme de surfaces planes ou poreuses (percées de
puits) composés de matériaux tels que :
• le verre, matériau peu onéreux, inerte et mécaniquement stable. Il est
notamment utilisé par l'entreprise américaine Affymetrix et le consortium
Genosensor. La société américaine Protogene (Palo Alto, Californie) avec
laquelle les chercheurs de l'équipe du Professeur Francis GALIBERT, du
CNRS, ont passé des accords de partenariat utilise une ingénieuse technique :
la petite plaque de verre, substrat de la puce, est recouverte d'une grille de
Téflon (qui détermine des zones hydrophiles et hydrophobes).
• les polymères sont à la base des techniques développées par l'équipe
d'Andrei MIRZABEKOV (Argonne, Illinois) ainsi que par les chercheurs de
la société CIS Bio-international qui utilisent plus précisément le polypyrrole.
• le silicium, couramment utilisé pour la fabrication des puces électroniques à
cause de ses propriétés semi-conductrices (matériau choisi par plusieurs
équipes et notamment par le laboratoire IFOS de l'École centrale de Lyon UMR 5621 du CNRS).
• les métaux, notamment l'or et le platine (utilisés par la société américaine
Nanogen et le Consortium Genosensor).
Quel que soit le support choisi, il est traité pour former un réseau dense et régulier
de microsurfaces et sur chacune de celles-ci est greffée une sonde d'ADN
synthétique.
3.4.2. La fixation des sondes
Il existe deux méthodes : le transfert de brins d'ADN (« off chip synthetis ») ou sa
synthèse in situ (« Light directed in situ synthesis »).
3.4.2.1.
Transfert de brins d’ADN
La synthèse préalable à la fixation des sondes permet de fixer des sondes
relativement longues, atteignant 40 à 60 bases. Le transfert de ces sondes sur la
puce peut se faire au moyen de micropipettes, de micropointes ou par des
dispositifs de type jet d'encre.
Un autre système, choisi par la société CIS Bio International en collaboration avec
les chercheurs du CEA à Grenoble (LETI)) est l'adressage électrochimique : la puce
est composée d'un support en silicium recouvert, à chaque plot d'une miniélectrode en or. Chaque sonde rejoint un plot particulier lorsque les miniélectrodes sont mises sous tension sélective. Les méthodes d'adressage des sondes
sont fondamentales : leur performance, leur capacité à être automatisées et leur
coût de fonctionnement pèseront lourd dans le développement de la technologie
des puces à ADN.
3.4.2.2.
La synthèse in situ
Dans ce cas, la construction des sondes se fait par dépôt de couches successives des
quatre bases de l'ADN sur un support en verre. C'est un masque, dont la
configuration varie à chaque dépôt d'une couche, qui permet aux bases de
s'empiler correctement. Avec ce procédé, utilisé par Affymetrix, les sondes
comportent au maximum 30 bases.
Là encore, la société Protogene innove : elle a mis au point un système qui permet
de déposer sur la grille de téflon de la biopuce, les quatre bases désirées, grâce à
des injecteurs piézo-électriques, selon une technologie qui s'apparente à une
synthèse d'ADN classique.
3.4.3. L'hybridation
Le rôle de chaque sonde est de reconnaître, dans un mélange appliqué à la surface
de la biopuce, une séquence d'ADN. Généralement cette séquence est amplifiée par
PCR puis marquée par fluorescence, préparée en solution et mise en contact avec
la biopuce.
La phase d'hybridation est réalisée dans une sorte d'incubateur (station fluidique)
et suivie d'un lavage destiné à débarrasser la puce des cibles nucléiques non
hybridées.
3.5.
L’exploitation des données fabriquées
3.5.1. La lecture
Chaque spot est excité par un laser et on récupère la fluorescence émise via un
photomultiplicateur (PMT) couplé à un microscope confocal. On obtient alors deux
images dont le niveau de gris représente l'intensité de la fluorescence lue. Si on
remplace les niveaux de gris par des niveau de vert pour la première image et des
niveaux de rouge pour la seconde, on obtient en les superposant une image en
fausses couleurs composée de spots allant du vert (seulement de l'ADN de la
première condition fixé) au rouge (seulement de l'ADN de la seconde condition
fixé) en passant par le jaune (de l'ADN des deux conditions fixé en quantités
égales).
3.5.2. L’analyse des données
On a maintenant deux images de la puce à partir desquelles il faut réussir à
calculer le nombre de molécules d'ADN au départ. Pour cela, on mesure la
quantité de signal dans la longueur d'onde d'émission du fluorochrome vert et la
quantité de signal dans la longueur d'onde d'émission du fluorochrome rouge. Puis
on normalise ces quantités en fonction de divers paramètres (quantité de levure de
départ dans chaque condition, puissance d'émission de chaque fluorochrome, ...).
On suppose alors que la quantité d'ADN fluorescent fixée est proportionnelle à la
quantité d'ARNm correspondant dans la cellule de départ et on calcule le ratio
fluorescence rouge / fluorescence verte. Si ce ratio est supérieur à 1 (rouge sur
l'image en fausses couleurs), le gène est plus exprimé dans la seconde culture, si ce
ratio est inférieur à 1 (vert sur l'image en fausses couleurs), le gène est moins
exprimé dans la seconde culture. On peut visualiser ces différences d'expression
grâce à un logiciel développé dans le laboratoire appelé Arrayplot. Il permet
d'obtenir à partir de la liste des intensités de chaque point le nuage de points
intensité dans le rouge = f (intensité dans le vert) ou une représentation en
camembert où le diamètre du camembert est proportionnel à l'intensité des spots.
3.5.3. Le regroupement en fonction du profil d’expression
On peut ensuite essayer de regrouper des gènes ayant le même profil d'expression
sur plusieurs expériences ayant un rapport biologique. Ce regroupement peut se
faire de proche en proche comme pour une phylogénie (technique de pairwise), ce
qui consiste à calculer un critère de similitude entre les réponses et à rassembler
les profils les plus similaires. On peut également faire appel à des techniques plus
complexes comme l'analyse en composante principale ou les réseaux neuronaux.
Au final on représente en général le clustering sous la forme d'une barre verticale
où chaque colonne correspond à une expérience et chaque ligne correspond à un
gène. On représente les ratio vert/rouge grâce à une échelle de couleurs.
3.6.
Domaine d’application de Puce à ADN
La puce à ADN a été utilisées avec succès dans plusieurs processus biologiques
variés: en cancérologie, recherche pharmaceutique, génotypage, diagnostic,
contrôle agroalimentaire et industriel, bioterrorisme, etc.
Figure 5
3.6.1. La cancérologie
L’approche de puce à ADN a permis d’améliorer la classification des tumeurs
[MEREL95], d’étudier les voies d’oncogenèse [LEFRANCOIS97], [TRIENDI01],
d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques [BERTUCCI01] et de prédire la
survie des patients [ANONYM05]. Le nouveau défi qui est lancé aux biologistes
est maintenant le transfert de ces résultats de recherche en oncologie biomédicale
afin d’améliorer la prise en charge des patients atteints de cancer.
3.6.2. La génomique
Dans un premier temps la génomique structurale vise à déterminer la séquence du
génome humain puis, dans un deuxième temps, la génomique fonctionnelle donne
une connaissance plus approfondie de la fonction des séquences d’ADN. Les
chercheurs, ne disposant pas d’outils suffisamment puissants, espèrent beaucoup
en la puce à ADN, car elle constitue un suivi des ARNm (analyse fonctionnelle),
reséquençage (analyse du polymorphisme), permettant d’étudier à grande échelle
des séquences déjà connues. Les espoirs de cette technique sont très importants, la
masse des données est très grande, aidée aussi de l’exploitation informatique.
3.6.3. Le criblage médicamenteux
Il est courant pour un laboratoire de recherche d’analyser 10 000 molécules par
jour. L’application des puces à ADN pour ces analyses est un outil précieux pour la
vitesse d’exécution des analyses, ce qui permet de découvrir de nouveaux
médicaments plus rapidement et d’en réduire le coût.
3.6.4. La pharmaco-génomique
Ce secteur étudie essentiellement l’expression des gènes et sa relation à l’efficacité
d’un nouveau traitement. Le médecin traitant dispose d’une large gamme de
médicaments pour traiter une pathologie, traitement qui s’avère parfois différent
pour chaque patient. Il est donc important qu’il connaisse le traitement le plus
efficace pour ses patients. La pharmaco-génomique devrait pouvoir donner cette
information à l’avance à partir d’un test génomique du patient. Les laboratoires du
secteur pharmaceutique pourraient mettre au point de nouveaux médicaments
génétiquement optimisés. Connaissant les cartes personnalisées du patient, ils
peuvent analyser d’une part l’expression différentielle entre des cellules saines et
malades afin de déceler des gènes cibles, et d’autre part analyser les effets des
molécules à visée thérapeutique sur ces gènes. Ce travail ne peut se faire que par
l’intermédiaire de la puce à ADN.
3.6.5. Le diagnostic clinique
La puce à ADN a encore un grand rôle à jouer dans une autre application des
polymorphismes et de la détection banalisée de ceux-ci. Cela pourrait prévenir les
prédispositions qu’a un patient à diverses maladies génétiques. La
commercialisation de ces systèmes de petite taille, voire même portables pourrait
être utilisée en hôpital et même par les médecins traitants.
On attend que des labo-puces puissent faire en un temps réel et continu l’analyse
de certains signes vitaux afin d’en prescrire immédiatement le traitement adéquat
(par exemple le taux de glucose sanguin pour les diabétiques).
3.6.6. L’identification et l’expertise médico-légale
Le but est l’identification humaine dans le cadre d’enquêtes policières ou
judiciaires. Les analyses sur le terrain étant très souvent complexes ainsi que la
confidentialité et le respect de la procédure judiciaire assez lourdes, il sera
souhaitable d’avoir sur les lieux d’enquête des systèmes portables d’analyse de
l’ADN. L’analyse immédiate sur le terrain permettrait d’affiner la recherche
d’échantillons. La puce à ADN a là encore un avenir très prometteur.
3.6.7. L’environnement
Les secteurs de la défense et de l’environnement espèrent aussi aux diverses
applications des puces à ADN, notamment pour la détection rapide et à bas coût de
substances organiques, principalement des agents pathogènes dilués dans
l’environnement.
3.6.8. Les applications dans le domaine de la guerre
bactériologique ou chimique
En déterminant par avance les modifications du fonctionnement génétique des
cellules immunitaires occasionnées par des agents toxiques, on peut identifier
rapidement les produits chimiques (mercure, dioxine...) ou bactériologiques (bacille
du charbon ou de la diphtérie...) disséminés par un éventuel agresseur.
Les biopuces sont donc un outil très intéressant dans de nombreux domaines, leur
intérêt résidant principalement dans le nombre de données qu’elles peuvent
traiter en simultané, fournissant ainsi beaucoup de résultats pour un temps
d’analyse considérablement réduit, et un coût également moindre.
3.6.9. L’identification d’espèces animales dans
l’alimentation humaine et animale.
Aujourd’hui, la qualité et la sécurité alimentaire sont garanties grâce à
l’identification des espèces animales dans l’alimentation humaine ou animale. Les
industriels de l’industrie agroalimentaire peuvent apporter la preuve aux
consommateurs ou aux instances réglementaires de ce qu’ils ont dans leur
assiette ! Les techniques actuelles permettent de répondre à cette question :
« Cette espèce est-elle dans mon produit ? »
3.7.
Revers de Puce à ADN
On se rend bien compte des avantages de cette technique. Mais cette technique
peut également être utilisée au détriment des hommes. Les assurances discutent
déjà, comment on peut exclure des clients de leurs assurances qui ont des maladies
génétiquement irréparables. L'homme devient donc entièrement visible à toutes
ces organisations - et ceci à presque tous les égards. En plus, à part ces doutes il y
a encore un autre problème: Il manque (même dans les sociétés riches) de moyens
financiers pour que la majorité des populations puissent jouir des effets positifs de
cette technique.
Références
[ANONYM05]
[BERTUCCI01]
Anonyme (2005). Campden cerne le poisson, Process 1212, 76
Bertucci, F. et Nguyen, C. (2001). Typer les tumeurs : puces à
ADN..., Biofutur 212, 42-43
[JANSEN01]
JANSEN R. GREENBAUM D., GERTEIN M., Relating wholegenome expression data with protein-protein interations,
Genome Research, 12: 37-46, 2002
[LANDER99]
LANDER E., Array of hope, Nautre Genetics, 21:3-4, 1999
[LEFRANCOIS97] Lefrançois, C., Hänni, C. et Lange, M. (1997). L’ADN antifraudes, Biofutur 165, 27-30
[MEREL95]
Merel, P. (1995). Congrès de l’AACC : de nouvelles puces à ADN,
Biofutur 142, 46-49
[TRIENDI01]
Triendi, R. (2001). Le nouveau marché aux puces, Biofutur
2007, 6