Microarray

De Acadpharm
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Dernière modification de cette page le 19 janvier 2016
Synonyme(s) : puce à ADN, biopuce, puce à gène
Antonyme(s) : désarroi
Anglais : microarray, DNA-microarray, biochip, DNA chip
Espagnol : chip a AND
Étymologie : grec μικρός mikrós ou σμικρός smikrós petit, de peu d'importance, faible, qui dure peu, vieux français areer, arroyer mettre en ordre, arrangé ; passé à l'anglo-normand arroi, équipage accompagnant un personnage
n. m. Ensemble de molécules d'ADN fixées en rangées ordonnées sur une petite surface qui peut être du verre, du silicium ou du plastique. Cette biotechnologie permet d'analyser avec des méthodes à haut débit le niveau d'expression des gènes (transcrits) dans une cellule, un tissu, un organe, un organisme ou encore un mélange complexe, à un moment donné par rapport à un échantillon de référence. Le principe de la puce à ADN repose sur la propriété que possède l'ADN dénaturé de reformer spontanément sa double hélice lorsqu'il est porté face à un brin complémentaire (réaction d'hybridation). Concrètement, les ARN totaux sont extraits de cellules, dont on veut comparer l'expression des gènes avec un étalon, puis subissent une amplification qui permet d'obtenir une quantité de matériel génétique suffisante pour l'expérience. Ensuite, ces ARNm sont transformés en ADN complémentaires, ADNc, par la technique de rétrotranscription et marqués par un colorant [soit la cyanine 3 (fluorochrome vert) soit la cyanine 5 (fluorochrome rouge)]. On met ensuite les ADNc obtenus dans une puce contenant des fragments d'ADN, en même temps que l'ADNc étalon. Chaque point (ou spot) de la puce est analysé individuellement par un scanner à très haute résolution, et ce à la longueur d'onde d'excitation de la cyanine 3, puis de la cyanine 5. L'image scannée est traduite en niveaux de gris. On compare ensuite l'intensité du signal entre le vert et le rouge. En fonction de l'intensité du signal, il y a plus ou moins de pixels pour chaque point de la puce. À chaque point (ou spot) est attribué une valeur d'intensité normalisée par rapport à l'ADN « étalon » : on parle de spike. Chacune des valeurs peut être analysée par des techniques de bio-informatique, ce qui permet d'estimer avec plus ou moins de précision l'intensité d'expression d'un gène. Par exemple, on peut marquer l'ADN complémentaire du malade en vert et du traité en rouge, ou bien, du témoin en rouge et du traité en vert. Ce marquage se fait habituellement grâce à une enzyme : la polymérase T7 qui amplifie l'ARNm et incorpore les cyanines pour un marquage optimal. Une fois marqués, ces ADN complémentaires sont déposés sur la lame de verre qui, elle-même, possède, fixée à sa surface, des fragments de génome humain recouvrant tous les gènes présents dans une cellule. Les molécules d'ADN fixées sur la lame sont appelées des sondes. Des dizaines de milliers de sondes peuvent être fixées sur une même puce. Cela permet de tester différentes cultures cellulaires sur une même lame, voire de faire des réplicats (ce qui est vivement recommandé pour l'analyse biostatistique en aval). Cette technologie provient d'une adaptation du Northern Blot où de l'ADN fragmenté est fixé à un support, puis hybridé avec un ARNc.

La mesure de l'expression de gènes par puce à ADN s'applique à de nombreux domaines de la biologie et de la médecine comme l'étude de traitements, de maladies ou bien encore de stades développementaux. L'utilisation des puces à ADN connaît un essor croissant, notamment dans le domaine de la cancérologie pour le typage tumoral d'après leur profil génétique. L'utilisation des puces à ADN, comme outil de diagnostic, présente l'avantage de faire appel à de nombreux marqueurs : plusieurs milliers de gènes peuvent être criblés simultanément pour fournir une signature du type cellulaire étudié. Si l'on considère que chaque type de tumeur présente une signature génétique unique, ce système permet virtuellement de distinguer et classer tous les types de tumeurs. Les puces à ADN permettent donc de comparer l'expression des gènes de deux types cellulaires différents, de faire de l'étude des gènes exprimés sur un grand nombre de patients pour observer l'effet d'un médicament (anticancéreux par exemple), de regarder l'effet d'un traitement sur l'expression des gènes, de comparer tissus sains contre tissus malades, traités contre non-traités, etc.

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