Pourquoi tant D'A.D.HAINE (mitochondriaque) ?
L’analyse de l’ADN mitochondrial n’est utilisée qu’uniquement dans les cas les plus graves et urgents. En effet, il n’est que peu discriminant.
Les mitochondries
Observation I : Une mitochondrie vue au microscope (x 20 000)
Les mitochondries sont des organites présentes dans la plupart des cellules eucaryotes (1). Le chondriome (2) d’une cellule de bulbe d’un cheveu consiste entre 250 et 800 mitochondries environ, mais il en existe avec plus de 2500 mitochondries. Les mitochondries sont des ‘Usines Énergétiques’ qui fournissent les cellules, surtout quand elle est jeune, en énergie. Elles sont l’unique source d'énergie de la cellule et participe de sa “respiration” notamment en produisant différentes protéines.
Schéma I : La structure tridimensionnelle des mitochondries
gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBooKToc.html, modifié
En effet, les mitochondries comme tous organismes vivants ont aussi un ADN.
Cet ADN mitochondrial (ADNmt) est plus court que l'ADN humain et consiste de 16,569 paires de nucléotides (opposés au 3,3 milliards humains). Il est présent une dizaine de fois dans chaque centaine de mitochondries par cellules et donc plusieurs milliers de fois. Il est en quantité bien plus élevée dans la cellule que l’ADN.
L’ADN mitochondrial a une autre particularité : comme celui des bactéries, il est circulaire.
L’ADN mitochondrial est hérité de la mère uniquement. Il ne permet donc pas d’identifier un individu. Il peut cependant réduire les suspects et faire pencher la balance de la justice.
L’ADNmt est préservé plus longtemps que l’ADN nucléaire des cellules. Il permet donc de trouver et d'étudier des crimes dans le cadre d’un homicide passé ou lorsque l’ADN s’est déjà désintégré, ainsi que lorsque les cheveux ou poils retrouvés n’ont pas de bulbes et donc pas de cellules attachées.
Séquençage ADN
Schéma III : Processus du séquençage ADN
Naturellement, la synthèse d’ADN est faite avec des désoxyribonucléotides (dNTP : désoxyNucléotide TriPhosphate). Pour le séquençage des nucléotides on introduit des didésoxyribonucléotides (ddNTP) dans le milieu de synthèse d’ADN. Les dNTP ont un groupement hydroxyle qui manque chez les ddNTP :
Schéma IV : Deux types de nucléotides triphosphates
À cause de ce groupe absent, l’ADN polymérase ne peut plus attacher de nucléotides à la suite et la synthèse s'arrête.
Schéma V : Synthèse d’un brin d’ADN après ajout d’un désoxynucléotide ou d’un didésoxynucléotide
Aléatoirement, un ddNTP est ajouté à la chaîne et la chaîne s'arrête à cet endroit.
Si le milieu contient des didésoxyribonucléotides à guanine (ddGTP), on obtiendra de l’ADN de tailles variés, indiquant où un ddGTP s’est inséré dans le brin complémentaire et donc par complémentarité ou dCTP est situé sur le brin d’origine. De même avec un milieu contenant du ddATP, du ddCTP, et du ddTTP.
Schéma VI : L’utilisation d’un ddNTP permet d’obtenir un ensemble de fragments d’ADN de différentes tailles, correspondant aux emplacements d’un nucléotide donné
Il ne reste plus qu'à "lire" les séquences à l’aide d’une électrophorèse (capillaire notamment pour les séquenceurs automatiques). Chaque pic correspond une taille obtenue qui est précise au nucléotide près. On peut alors en lisant dans l’ordre connaître la séquence de l’ADN selon le medium d'électrophorèse.
Graphiques I & II : Résultats d’une électrophorèse
NB : on marque les fragments d'ADN grâce à des marqueurs fluorescents. Le séquenceur automatique détecte la fluorescence sortant des colonnes de chromatographie.
L'étude des SNPs (Single Nucleotides Polymorphism)
Cette méthode utilisée aussi bien pour comparer des suspects que pour identifier un suspect à l’aide d’une banque de données est particulièrement adaptée à l'étude de l’ADN mitochondrial, en plus de l’ADN nucléaire. En effet, l’ADN mitochondrial possède un polymorphisme (3) de séquence.
Les SNPs sont des polymorphismes de séquences d’un seul nucléotide. Cela réduit donc sa capacité incriminante en comparant un des polymorphismes de plus d’un nucléotide.
Cependant, en étudiant 30 à 50 SNPs ont obtient le même pouvoir discriminant que l'étude de 13 STRs.
L’analyse SNP permet des analyses de temps record grâce aux puces ADN développées récemment.
Schéma VII : Fonctionnement de la sonde ADN
Photographie I : Exemple de puce ADN
https://www.news-medical.net/life-sciences/Types-of-Microarray-(French).aspx
Vocabulaire:
(1) Cellule ayant un noyau
(2) Organite qui assure la respiration de la cellule et la reconstitution de ses réserves
(3) Le polymorphisme désigne la coexistence de plusieurs allèles pour un gène ou locus donnés, dans une population animale, végétale, fongique, bactérienne.
Elle ne permet néanmoins pas de déterminer les mélanges à la différence de l’analyse multiplex des STRs (pour en savoir plus : les STRs) puisqu’il n’existe que 2 allèles à étudier.
L’analyse SNP permet aussi d’obtenir des résultats dans le cas de résultats non concluant pour les analyses des SNP, notamment lors d’une enquête ou l’ADN serait très dégradé. De plus, même après PCR, les brins d’ADN analyses sont très petits, moins de 100 nucléotides.
On note aussi que l’utilisation des puces ADN permettrait d’identifier immédiatement des morphologisme lors de l'étude de l’ADN nucléaire.
Malgré les avancées technologiques, l’analyse des SNP n’est pas aussi efficace que celle de STR. Il reste encore beaucoup de progrès à faire.
L'étude de l’ADN mitochondrial plutôt que nucléaire permet de trouver des pistes dans le cadre d'enquêtes urgente. Beaucoup moins discriminante que l’ADN nucléaire, elle a néanmoins diverses avantages et inconvénients qui l'empêche d’être complètement mise à part.