Qu’est-ce que le séquençage de l’ADN?
Le séquençage de l’ADN est la méthode qui permet de déterminer l’ordre des quatre bases nucléotidiques (adénine, thymine, cytosine et guanine) qui composent la molécule d’ADN et transmettent des informations génétiques importantes. Dans la double hélice de l’ADN, les quatre bases se lient à leur partenaire spécifique pour former des unités appelées paires de bases (pb). L’adénine (A) se couple avec la thymine (T) et la cytosine (C) se couple avec la guanine (G). Le génome humain contient environ 3 milliards de paires de bases qui fournissent les instructions pour la création et le maintien d’un être humain. La structure à paires de bases rend la séquence d’ADN bien adaptée au stockage d’une grande quantité d’informations génétiques. Cet appariement de bases complémentaires est à la base du mécanisme par lequel les molécules d’ADN sont copiées, transcrites et traduites, et cet appariement est également à la base de la plupart des méthodes de séquençage de l’ADN. Grâce à l’amélioration considérable des technologies et des méthodes de séquençage de l’ADN, le séquençage du génome entier est devenu possible et abordable.
Méthodes de séquençage de l’ADN
Le séquençage de Sanger a été découvert par le biochimiste anglais Frederick Sanger dans les années 1970. La méthode Sanger est une méthode classique de séquençage de l’ADN qui utilise des ddNTP (didésoxynucléotides, N = A, T, G ou C) fluorescents pour empêcher l’ajout d’un autre nucléotide. Vous pouvez consulter notre article « Séquençage de Sanger : Introduction, principe et protocole’ pour en savoir plus sur cette méthode.
Les technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS, également appelé séquençage massivement parallèle) ont largement supplanté le séquençage de Sanger grâce à des avantages tels que le haut débit, la rentabilité et la rapidité. Le NGS peut déterminer l’ordre de millions de fragments simultanément. Le NGS est un séquençage à lecture courte qui nécessite la construction d’une bibliothèque de petits fragments, suivie d’un séquençage profond, d’un prétraitement des données brutes, d’un alignement des séquences d’ADN, d’un assemblage, d’une annotation et d’une analyse en aval.
Le séquençage émergent de troisième génération, également appelé séquençage à lecture longue, y compris le séquençage SMRT de PacBio et le séquençage nanopore d’Oxford, peut examiner des milliards de modèles d’ADN et d’ARN et détecter simultanément des méthylations variables sans biais. Les méthodes à lecture longue peuvent détecter davantage de variations, dont certaines ne peuvent pas être observées avec le séquençage à lecture courte seul.
Figure 1. L’histoire des technologies de séquençage de l’ADN.
Applications des technologies de séquençage de l’ADN
Le séquençage de l’ADN révèle l’information génétique qui est portée par un segment d’ADN particulier, un génome entier ou un microbiome complexe. Les scientifiques peuvent utiliser les informations de la séquence pour déterminer quels gènes et quelles instructions de régulation sont contenus dans la molécule d’ADN. La séquence d’ADN peut être analysée pour détecter les caractéristiques des gènes, telles que les cadres de lecture ouverts (ORF) et les îlots CpG. Les séquences d’ADN homologues provenant de différents organismes peuvent être comparées pour l’analyse de l’évolution entre espèces ou populations. Notamment, le séquençage de l’ADN peut révéler des changements dans un gène qui peuvent causer une maladie.
Le séquençage de l’ADN a été utilisé en médecine, notamment pour le diagnostic et le traitement des maladies et les études épidémiologiques. Le séquençage a le pouvoir de révolutionner la sécurité alimentaire et l’agriculture durable, y compris la santé animale, végétale et publique, en améliorant l’agriculture par une sélection végétale et animale efficace et en réduisant les risques d’épidémies. En outre, le séquençage de l’ADN peut être utilisé pour protéger et améliorer l’environnement naturel, tant pour les humains que pour les animaux sauvages.