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De la duplication génétique au cancer : comment les amplifications affectent-elles notre santé ?
En biologie moléculaire, un fragment amplifié (amplicon) fait référence à un segment d'ADN ou d'ARN. Ce segment de gène est la source ou le produit d'un événement d'amplification ou de réplication. La formation de fragments amplifiés peut être artificielle, par exemple par réaction en chaîne par polymérase (PCR) ou réaction en chaîne par ligase (LCR), ou elle peut être provoquée par une duplication naturelle de gènes. Dans ce contexte, l'amplification fait référence au processus de production d'une ou plusieurs copies, notamment de fragments amplifiés.
La présence de fragments amplifiés a des applications importantes dans la recherche, la médecine légale et la médecine, notamment la détection et la quantification des maladies infectieuses, l'identification de restes humains et l'extraction de génotypes à partir de cheveux humains.
Les duplications naturelles de gènes jouent un rôle clé dans l'évolution et sont associées au développement de plusieurs cancers humains, notamment le lymphome médiastinal primitif à cellules B et le lymphome hodgkinien. Dans ce contexte, les fragments amplifiés peuvent désigner à la fois des fragments d'ADN chromosomique qui ont été cisaillés, amplifiés et réinsérés dans le génome, et des fragments d'ADN extrachromosomiques appelés minutes doubles, dont chacun peut être composé d'un ou de plusieurs gènes. .
L'amplification des gènes codés dans ces fragments amplifiés augmente généralement la transcription de ces gènes, conduisant finalement à une production accrue des protéines associées.
Structure du fragment amplifié
En général, la structure des fragments amplifiés peut être des séquences génétiques directement répétées (tête à queue) ou inversées (tête à tête ou queue à queue), et peut être une structure linéaire ou une structure circulaire. Les fragments amplifiés circulaires sont composés de répétitions inversées imparfaites, un phénomène qui proviendrait de fragments amplifiés linéaires précurseurs. La longueur des fragments amplifiés lors de l'amplification artificielle est déterminée par le but de l'expérience.
Techniques d'amplification de fragments
Grâce au développement de méthodes d'amplification, telles que la réaction en chaîne par polymérase (PCR), l'analyse des fragments amplifiés est devenue réalisable. De plus, avec l’essor de technologies de séquençage de gènes moins chères et à haut débit, comme le fameux séquençage à semi-conducteurs Ion Torrent, ces technologies permettent une étude plus approfondie des fragments amplifiés dans la biologie du génome et la recherche génétique.
Grâce au gène de l'ARNr 16S, les scientifiques peuvent classer les bactéries en comparant la séquence du fragment amplifié avec des séquences connues. Cela s'applique également au gène de l'ARNr 18S et à la région non codante ITS1 dans le domaine fongique.
Quelle que soit la méthode choisie pour amplifier le fragment amplifié, une technique doit être utilisée pour quantifier le produit amplifié. Ces techniques comprennent généralement une étape de capture et une étape de détection, bien que la mise en œuvre spécifique de ces étapes dépende de la méthode de détection individuelle. Par exemple, le test Amplicor HIV-1 Monitor Assay (RT-PCR) identifie le VIH dans le plasma, et le HIV-1 QT (NASBA) est utilisé pour mesurer la charge virale dans le plasma en amplifiant des fragments d'ARN du VIH.
Application de fragments amplifiés
La technologie PCR peut être utilisée pour détecter le sexe à partir d'échantillons d'ADN humain. Les sites d'insertion de l'élément Alu sont sélectionnés pour l'amplification et l'évaluation de la taille, et la détermination du sexe utilise AluSTXa et AluSTYa sur les chromosomes X et Y pour réduire le risque d'erreur. Le chromosome inséré produit des fragments plus gros lorsqu’il est amplifié. Les mâles présenteront deux fragments d’amplification d’ADN, tandis que les femelles n’en auront qu’un.
Pour diagnostiquer la tuberculose, la technologie LCR ciblera la séquence contenant l'antigène protéique B, en utilisant quatre amorces oligonucléotidiques, deux pour le brin sens et deux pour le brin antisens. Ces amorces se lient à proximité les unes des autres pour former des portions d'ADN double brin qui, une fois isolées, peuvent être ciblées pour une réplication future et le produit peut être détecté par un dosage immunoenzymatique sur microparticules (MEIA).
À mesure que l'étude des fragments amplifiés progresse, notre compréhension des gènes continue de s'améliorer. À l’avenir, quels nouveaux changements y aura-t-il dans l’application des fragments amplifiés dans le traitement des maladies et dans la compréhension des processus évolutifs ? Cela nous aidera-t-il à trouver davantage de réponses aux mystères de la santé ?
