Extraction de l’ADN

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6.8

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Les principales étapes de l’extraction d’ADN.

L’analyse d’ADN, qu’elle serve à faire correspondre des échantillons prélevés sur une scène de crime à un suspect, à tester des maladies génétiques ou à identifier une nouvelle espèce animale ou végétale, requiert d’abord l’extraction de l’ADN d’un échantillon.

Comment extraire l'ADN d'une banane toi même! (2013) Perrine Douheret (5 min 20 sec).

Pour les êtres humains et plusieurs animaux, les échantillons d’ADN sont souvent extraits du sang ou de cellules de peau. Le moyen le plus facile de recueillir des cellules de peau pour les êtres humains consiste à frotter l’intérieur de la joue avec un coton-tige; cela s’appelle un échantillon buccal. Le terme « buccal » désigne la joue ou la bouche. 

Pour les petits animaux (comme les insectes) et les plantes, l’ADN peut être extrait de petits échantillons de tissu. 

Pour pouvoir analyser l’ADN, il faut qu’il soit pur. Comme l’ADN est situé dans les cellules, il faut en séparer et en retirer les matières inutiles, telles que les membranes et les protéines.

Le savais-tu? 

L’ADN humain est identique à plus de 60 % à celui de la banane!

décomposition d’un chromosome jusqu’aux paires de bases de l’ADN
Illustration de la décomposition d’un chromosome jusqu’aux paires de bases de l’ADN (Image adaptée à partir de l’illustration de KES47 via Wikimedia Commons)

Les principales étapes de l’extraction d’ADN sont les mêmes, quel que soit le type de cellule.

1.    Lyse des cellules

Le terme lyse signifie « séparation ». Dans une cellule, la lyse survient quand les membranes (barrières à l'intérieur d'une cellule) sont cassées. Les cellules ont une membrane externe appelée la membrane plasmique (cellulaire), et une membrane interne qui entoure l’ADN appelée la membrane nucléaire. Les membranes plasmiques sont constituées de deux couches de lipides (molécules de gras) traversées par des protéines. 

La membrane plasmique et la membrane nucléaire peuvent être cassées par des procédés chimiques, comme l’ajout d’un détergent qui sépare les molécules lipidiques et dissout les membranes cellulaires. 

Le savais-tu?

Le détergent agit sur les membranes exactement comme il le fait quand on nettoie la vaisselle. Il solubilise la graisse [les lipides], ce qui permet à l’eau de nettoyer les particules de graisse.

La lyse chimique peut aussi être combinée à la lyse physique, par exemple le processus de broyage ou de mélange, qui casse également les membranes. 

Interprétation artistique de la lyse progressive de membranes plasmique et nucléaire
Interprétation artistique de la lyse progressive de membranes plasmique et nucléaire (Source: r_Microbe via iStockphoto).

2.    La précipitation de l’ADN

Une fois les membranes de la cellule et du noyau décomposées, les molécules lipidiques doivent être retirées. L’ajout de solution saline très concentrée fait précipiter (se solidifier et se séparer de la solution) le détergent et les autres débris cellulaires, comme les protéines. 

L’ADN demeure dissout dans la solution liquide et peut être extrait des débris de cellule par centrifugation (rotation à vitesse élevée qui précipite les matières recueillies en boulette au fond du tube). L’ADN, qui est toujours dissout dans le liquide, peut être transféré dans un nouveau tube de prélèvement. La matière précipitée peut également être filtrée, de façon à ce que seul l’ADN demeure. 

L’ADN du noyau s’enroule autour de protéines appelées histones, favorisant ainsi la constitution de chromosomes. Pour extraire les histones, on peut ajouter une protéase, une enzyme capable de casser les protéines.

Extraction de l’ADN d’une fraise. La matière blanche qui flotte dans l’éprouvette indique que l’ADN s’est complètement séparé
Extraction de l’ADN d’une fraise. La matière blanche qui flotte dans l’éprouvette indique que l’ADN s’est complètement séparé (Source: Joo Nath [CC BY-SA 4.0] via Wikimedia Commons).

3. Extraction de l’ADN  

L’ADN doit maintenant être extrait de la solution liquide. L’ADN est soluble (peut être dissout) dans l’eau, mais il ne l’est pas en présence d’alcool et de sel. Ainsi, l’ajout d’éthanol ou d’alcool isopropylique (alcool à friction) fera se regrouper l’ADN qui formera un précipité blanc visible. Il est important d’utiliser de l’alcool froid, car il permet d’extraire une plus grande quantité d’ADN. Si l’alcool est trop chaud, l’ADN peut se dénaturer, ou se désintégrer.

Le précipité peut être recueilli sous forme de boulette par centrifugation. Lorsque l’alcool est extrait, il ne reste que l’ADN relativement pur.

On peut voir ici l’ADN sous forme de filaments blancs dans des tubes de prélèvement
On peut voir ici l’ADN sous forme de filaments blancs dans des tubes de prélèvement (Source : Ipseidem [CC BY 4.0] via Wikimedia Commons).

Le savais-tu? 

Les échantillons d’ADN les plus anciens jamais prélevés datent d’environ 800 000 ans!

Références

Alaska BioPREP Virtual Textbook. (n.d.). The basics of DNA extraction. University of Alaska Fairbanks.

Bio Technology Notes. (n.d.). 3 main steps involved in the extraction of DNA.

ScienceDirect. (2019). DNA extraction - an overview.