Le test ADN est une technique d'analyse génétique rendant possible l'identification d'une personne à partir d'une petite quantité d'échantillons biologiques.
Cette analyse permet de définir donc une empreinte génétique d’identification qui repose sur le fait suivant :
- Bien que les humains aient une large majorité d’ADN en commun
- Chaque individu possède dans son ADN une partie qui est unique
Pour comprendre comment le laboratoire met en lumière notre profil génétique, il faut partir de la base et comprendre ce qu’est exactement un ADN.
L’ADN est d’une longue molécule d’information qui est roulée et condensée sous forme de pelote présente dans nos noyaux cellulaires.
Une personne possède dans chacune de ces cellules 46 pelotes d’ADN que nous appelons chromosome : 23 hérités de notre mère biologique et 23 de notre père.
Il est important de noter que l’ADN gère la quasi-totalité de nos fonctions biologiques ; il est le support de nos informations génétiques et fournit aussi les instructions de fabrication.
L'Analyse Génétique de l'ADN
Composition de l'ADN
L’ADN est donc une molécule qui est constituée à sa base de nucléotides. Pour ne pas rentrer dans les détails, les nucléotides sont des composants organiques formés d’éléments chimiques. Au total, on dénombre 4 sortes de nucléotides symbolisés par les lettres A, C, G, et T : (Adénine, Cytosine, Guanine et Thymine)
Dans notre ADN, les nucléotides se regroupent en structure plus complexe afin de former ce qu’on appelle les acides aminés. De surcroît, cette combinaison de nucléotides en acides aminés se regroupe à nouveau entre elles pour finalement former les protéines de notre corps.
Les protéines assurent une multitude de fonctions au sein de l’organisme. Elles gèrent toute notre activité biologique en passant par la création des molécules, la gestion des fonctions vitales ou la transmission des informations. Selon leurs rôles, elles peuvent avoir différents noms ( enzymes, myosine, histones…)
Les gènes de l'ADN
L’ADN est donc une structure complexe qui regroupe différents composants chimiques dans une organisation en double hélice. Deux longs brins parallèles et complémentaires de nucléotides reliés entre eux par des liaisons moléculaires.
Sachez que dans l’ADN, toute son architecture et la relation entre les nucléotides sont rigoureusement hiérarchisées par des éléments chimiques :
- En face d'un G, il y a toujours un C et vice-versa
- En face d'un A, il y a toujours un T et vice-versa
Cette rigoureuse organisation permet à la molécule d'être dupliquée très facilement.
Un gène est un brin dans la molécule d'ADN. C'est un segment d'ADN qui en fonction de son expression définit le rôle de sa cellule. (cellule cardiaque, cellule du foie ou cellule du cerveau...)
Le rôle du gène en fonction de sa cellule détermine ainsi l'existence de deux grandes fonctions sur la molécule d'ADN :
- Les zones codantes, qui sont utilisées pour produire et créer de nouvelles protéines
- Les zones non codantes, qui ont plutôt un rôle de régulation des protéines
On considère que les zones non codantes couvrent environ 98% de notre ADN.
Toujours dans la même logique, les gènes sont tout aussi rigoureusement positionnés de manière spécifique sur l’ADN. Ce qui facilite la localisation d’un gène en particulier, car sa position reste inchangée chez tous les êtres humains.
Lorsqu’on localise un gène précis, on parle alors de locus.
- Pour une zone d’ADN codante, le locus est identifié avec le nom de la protéine utilisée.
- Pour une zone d’ADN non codante, chaque locus est nomenclaturé selon un code bien précis :
Le locus D18S52 : est situé sur le chromosome 18, il supporte une séquence de nucléotides que l’on ne retrouve pas ailleurs (S) et il porte le numéro 52 soit D18S52.
Polymorphismes
Bien entendu, les êtres humains font tous partie de la même espèce avec un très grand nombre de similitudes dans la structure des nucléotides. Toutefois, notre extraordinaire diversité prend sa source dans des variations infimes.
Ces variations entre les individus sont appelées des polymorphismes et l’analyse d’un échantillon d’ADN nous permet d’observer ces variations et de les comparer. En prenant deux individus au hasard, on trouve environ 1 variation tous les 1200 nucléotides.
Il existe deux types de variations en fonction de la zone codante ou non codante de l’ADN.
- Lorsque la variation polymorphe se trouve dans une zone codante, la variation est visible sur la protéine du locus (structure du nucléotide en acide aminé, et les acides aminés en protéine)
- Lorsque la variation polymorphe se trouve dans une zone non codante, la variation est visible par le nombre de répétitions des nucléotides. On parle alors de polymorphisme de longueur.
Les polymorphismes de longueur sont des séquences répétitives de nucléotides qui peuvent se répéter plusieurs fois d’affiler comme le groupe : AAGTA qui peut varier d’une personne à l’autre et ainsi se répéter 11 fois chez une personne, 14 fois chez une deuxième personne ou 15 fois chez une troisième.
Le terme employé pour évoquer les variantes entre individus est « Allèle ».
Lors d’une analyse, un individu va posséder à chaque fois deux allèles pour chaque caractère génétique. Un allèle représentant la variante présente sur le chromosome paternel et un allèle représentant la variante présente sur le chromosome maternel.
Une séquence de polymorphisme qui se répète est composée d’un minimum de 10 nucléotides. Pour cela, elle est communément appelée VNTR (Variable Number Tandem Repeats) ou minisatellite.
Une séquence de polymorphisme qui se répète avec un petit nombre de nucléotides (moins de 10), on parle alors de STR (Short Tandem Repeat) ou microsatellite.
Les séquences courtes de type STR ont fini par s’imposer dans l’analyse génétique du fait de leurs avantages :
- elles sont nombreuses (environ 50 000 séquences de ce type dans l’ADN humain)
- elles peuvent être analysées de manière simultanée (analyse en multiplex)
En revanche, elles souffrent parfois d’un polymorphisme limité.
Les Séquences répétitives : VNTR et STR
La première étape lors d’une analyse génétique est l’extraction et la purification de l’ADN. Pour se faire, il faut en quelque sorte décrocher la molécule d’ADN de son support et dissoudre les substances qui pourraient interférer avec le déroulement de l’analyse. Les scientifiques plongent alors l’échantillon dans un milieu aqueux qui va éliminer toutes les substances externes pour ne conserver finalement que la molécule d’ADN.
En fonction du type de l'analyse, les séquences STR sont choisies et découpées soigneusement avec une protéine naturelle : l'enzyme de restriction.
Les enzymes de restrictions sont des protéines particulières, car issues de bactéries, elles ont la capacité de couper les molécules d’ADN au niveau de séquences spécifiques en fonction de l'enzyme choisie. Elles sont donc des outils très utilisés en génie génétique et dans les laboratoires de biologie.
Extraction de l'ADN
Analyse de l’ADN
La seconde étape est l’amplification par PCR. C’est une méthode permettant à partir d’un échantillon peu abondant de copier rapidement des séquences précises d’ADN en de très nombreux exemplaires. Cette technique de copiage qui permet de doubler la quantité d’ADN en très peu de temps est possible grâce à la découverte de l’enzyme nommé « ADN de polymérase » (protéine) qui permet la reconstruction parfaite d’une hélice d’ADN préalablement séparée.
L'amplification par PCR se fait avec le mélange des actifs suivants :
- Échantillon d'ADN : segment préalablement découpé
- Des nucléotides supplémentaires
- Des amorces d'ADN : simples brins complémentaires de l'échantillon à copier
- L'ADN polymérase : enzyme qui reconnaît les amorces et assemble les nucléotides pour recopier l’ADN cible
Le mélange est soumis à des variations de température rapides en cycle programmé.
Chaque cycle se compose de 3 étapes :
- La dénaturation à 90° pour séparer les hélices de l'ADN en 2
- L'hybridation à 45° pour fixer les amorces aux fragments d'ADN
- L'élongation à 72° qui permet la reconstruction de l'ADN manquant par l'enzyme de l'ADN polymérase en utilisant les amorces et les nucléotides ajoutés
À chaque cycle, le nombre de copies est doublé. En 30 ou 40 cycles, on obtient des millions de copies de la séquence cible.
La PCR
(polymerase chain reaction ou réaction de polymérisation en chaîne)
La troisième étape est la séparation de l’ADN par l’électrophorèse. Cette méthode permet sous l’effet d’un champ électrique de séparer les protéines de l’ADN en fonction de leurs tailles et de leur poids moléculaire. L’expérience peut se faire dans un tube ou dans un gel, et permet l’observation de la migration de la séquence d’ADN en fonction de sa composition.
Les fragments se déplacent en fonction de leur taille vers le pôle positif, car l’ADN est chargé négativement. Plus le fragment est petit, plus il migre vite (et donc loin). Tous les fragments d’une même taille forment une ligne repérable et permettent de caractériser leur contenu en ADN.
Ainsi en fonction du résultat de la migration après l’électrophorèse, le laboratoire est en mesure de déterminer la composition du fragment : le nombre de nucléotides et son nombre de répétitions
L'analyse des fragments obtenus par électrophorèse forme l'empreinte génétique d'une personne qui peut être ensuite comparée pour déterminer un lien de filiation. Puisque la longueur d’un fragment particulier peut varier d’un individu à l’autre, à l’exception des vrais jumeaux, la probabilité pour que deux personnes aient la même empreinte génétique est quasiment nulle (1 sur 3 milliards).
L’électrophorèse
Analyse de l’ADN Mitochondrial
Le test de l'ADN mitochondrial (ADNmt) est une analyse génétique qui n'utilise pas les informations génétiques qui se trouvent dans notre ADN. C'est un test non standard, qui n’est pas orienté sur l'ADN nucléaire présent dans nos cellules comme précédemment, mais qui plutôt sur l'analyse de l'ADN des mitochondries.
Les mitochondries sont d’anciennes bactéries qui se sont introduites à l’intérieur d’une cellule pour former une relation symbiotique, il y a de cela plusieurs millions d’années. Cette relation a transformé la bactérie en un véritable organite pour la cellule.
Les organites sont de petits compartiments spécialisés dans certaines fonctions qui régulent la vie et l’activité de la cellule. La mitochondrie est spécialisée aujourd'hui dans la production d’énergie pour la cellule.
L’ADN mitochondrial correspond donc à l'ADN qui se trouve à l’intérieur de la mitochondrie, d’où son nom, et non pas à l’ADN présent dans le noyau de la cellule qui est le support du patrimoine génétique d’un individu.
L’ADN mitochondrial est un ADN circulaire qui compte plusieurs centaines de mitochondries par cellule et chacun contient une dizaine de copies de son ADN. Ainsi il sera donc présent en plusieurs milliers de copies alors que l’ADN nucléaire n’est présent qu’en deux copies. Pour cette raison, l’ADN mitochondrial peut être isolé sur des prélèvements anciens ou très dégradés là ou l’ADN nucléaire n’est pas détecté.
Les Mitochondries
L'analyse de l'ADN mitochondrial ne permet pas d'identifier à 100 % un individu, car plusieurs personnes peuvent avoir le même ADNmt. Mais il peut devenir très utile pour vérifier un lien de parenté ou une recherche des origines.
En effet, la particularité de cet ADN est qu’il se transmet strictement par la voie maternelle. En effet, lors de la fécondation, lorsque l’ovule maternel et le sperme paternel se fusionnent, seul l’ovule possède des mitochondries et permet la transmission.
Cela signifie que tous les membres d’une fratrie vont donc posséder le même ADN mitochondrial transmis par leur mère, qui l’a elle-même hérité de sa mère et cela sur toute la lignée maternelle d'une personne.
On pourrait penser alors que toute l'espèce humaine possède le même ADN mitochondrial puisque transmis inchangé aux générations suivantes sur toute la lignée maternelle. Bien qu’il soit possible que notre espèce eût la même séquence d’ADNmt, on sait que naturellement des mutations apparaissent de temps en temps. Lorsque ça se produit dans les cellules reproductrices, la mutation est susceptible d’être transmise aux descendants.
C’est grâce à des mutations qui s’accumulent au fil de l’évolution de l'espèce humaine que l’ADN des descendants de chaque famille étrangère (à moins que vous soyez parents par voie maternelle) aura toujours un ADN mitochondrial différent.
L'héritage de l'ADN Mitochondrial
Contrairement à l’ADN nucléaire, l’ADN mitochondrial ne contient pas de séquence répétitive et les variations interindividus sont parfois visibles sur un seul nucléotide. Le polymorphisme de l’ADN mitochondrial est donc un polymorphisme de structure (et non de répétition comme celui de l’ADN nucléaire).
L’analyse s’effectue sur ces polymorphismes présents dans une région non codante appelée région de contrôle.
Les séquences sont amplifiées par PCR pour être ensuite détaillées. Ce qui permet d’obtenir l'enchaînement complet des nucléotides. : c’est la technique du séquençage.
Cette technique est assez fastidieuse à mettre en place puisqu’il faut ordonner toute la zone de l’ADN pour déterminer une variation qui se présente parfois sur un seul nucléotide (en moyenne, on trouve environ 8 nucléotides de différence sur les 600 analysés).
Quelle est la fiabilité d'un test ADN ?
La fiabilité des résultats lors d'un test ADN va dépendre de plusieurs facteurs :
1. L'accréditation du laboratoire
Vérifier l'accréditation du laboratoire vous permet de vous assurer des méthodes d'analyses que les scientifiques utilisent lors de la recherche d'un lien de filiation. Une accréditation est une norme internationale qu'un laboratoire peut acquérir après une vérification de l'ensemble du processus par un comité externe.
Une accréditation donne la possibilité au laboratoire des analyses génétiques qui peuvent être légales juridiquement.
2. La déclaration de votre situation
Veillez à bien communiquer avant votre commande sur la situation familiale, vos doutes et les possibles relations entre les participants. Le résultat du test ADN va dépendre de votre déclaration, car lié à une déduction de possibilité.
3. Le type de test
Tous les tests ADN ne sont pas égaux sur le rapport de probabilité qu'ils proposent, et selon la situation de base plusieurs tests sont possibles et certains plus fiables que d'autres. En règle générale, il est toujours conseillé de faire des tests ADN directement avec la personne concernée.
4. Le type d'échantillon
La fiabilité des résultats ne dépend pas du type d'échantillon, mais tous les échantillons ne fournissent pas de manière fiable assez d'informations génétiques pour faire un test ADN.
