Technologies de diagnostic génétique

La réaction en chaîne par polymérase (polymerase chain reaction, PCR) est une technique de laboratoire qui permet de produire de nombreuses copies d’un gène ou de segments d’un gène et d’étudier le gène beaucoup plus facilement. Un segment spécifique d’acide désoxyribonucléique (ADN), comme un gène spécifique, peut être copié (amplifié) en laboratoire. À partir d’une molécule d’ADN, un milliard de copies environ sont produites en 30 duplications (en seulement quelques heures).

Une sonde nucléique peut être utilisée pour localiser une partie spécifique d’un gène (un segment de l’ADN du gène) ou un gène complet sur un chromosome particulier. Les sondes peuvent être utilisées pour trouver des segments d’ADN normaux ou mutés. Un fragment d’ADN cloné ou copié devient une sonde marquée après l’ajout d’un atome radioactif ou d’un marqueur fluorescent. La sonde recherchera le segment d’ADN qui lui est complémentaire pour s’y lier. La sonde marquée peut ensuite être détectée par des procédés microscopiques et photographiques sophistiqués. Avec les sondes nucléiques, un certain nombre de maladies peuvent être diagnostiquées avant et après la naissance. À l’avenir, les sondes nucléiques seront probablement utilisées pour dépister simultanément de nombreuses maladies génétiques majeures dans la population.

Les micropuces à ADN sont des outils puissants qui peuvent être utilisés pour identifier les mutations de l’ADN. Une seule micropuce est capable de déceler des millions de modifications différentes de l’ADN à partir d’un seul échantillon. Les micropuces à ADN sont utilisées dans les études d’association pangénomique (genome-wide association studies, GWAS) pour identifier les variantes qui peuvent contribuer au risque de maladie en comparant l’ADN d’un grand nombre de personnes et de populations normales.

L’aCGH est un type de micropuce désormais couramment utilisé pour identifier les segments d’ADN supprimés ou dupliqués dans des chromosomes spécifiques. Dans cette puce, l’ADN d’une personne est comparé à un génotype de référence (combinaison unique de gènes ou caractéristiques génétiques d’une personne) à l’aide de nombreuses sondes. Différents marqueurs fluorescents colorés sont ajoutés à l’ADN de la personne et à l’échantillon de référence. Si un segment est manquant, les sondes détectent une diminution de la quantité du marqueur fluorescent dans l’échantillon d’ADN de la personne, par rapport à l’échantillon de référence. Si un segment est dupliqué ou tripliqué, les sondes détectent une augmentation de la quantité du marqueur fluorescent de la personne, par rapport à l’échantillon de référence. Ces sondes peuvent être utilisées pour analyser l’ensemble du génotype.

Les technologies de séquençage de nouvelle génération permettent de détecter des morceaux de gènes et d’ADN encore plus petits en découpant la totalité du génotype (ou génome) en fragments de petite taille, puis en analysant la séquence d’ADN de certains ou de tous les segments. Les résultats sont ensuite analysés par un ordinateur puissant. Il est possible d’identifier des variations uniques ou multiples dans les bases, ainsi que les régions dans lesquelles les bases sont manquantes ou ont été insérées au mauvais endroit. Les coûts de cette technologie ont diminué de façon importante et continuent à diminuer. Les équipements et les méthodes informatiques continuent également à s’améliorer.

Certaines de ces variations peuvent aider les médecins à diagnostiquer des maladies génétiques. Les technologies de séquençage de nouvelle génération sont si sensibles que les médecins peuvent détecter l’ADN du fœtus dans un échantillon de sang prélevé chez la mère et l’analyser pour déterminer si le fœtus est atteint du syndrome de Down. Cependant, le volume considérable d’informations générées par l’analyse du génotype entraîne un ensemble de problèmes qui rendent parfois les résultats difficiles à comprendre et à interpréter pour les médecins (par exemple, pour distinguer les différences importantes des différences aléatoires ou insignifiantes). Malgré ces problèmes, ces techniques sont devenues le pilier des tests génétiques.