Le microréseau génomique, également connu sous le nom de microréseau d’acide désoxyribonucléique (ADN), est un type de technologie génétique qui permet aux scientifiques de déterminer les niveaux d’expression des gènes. Dans les organismes vivants, un gène est exprimé lorsque l’ADN de ce gène est décodé par une série de processus en une protéine, qui remplit une fonction spécifique dans une cellule. En mesurant les niveaux d’expression des gènes dans un échantillon donné, les chercheurs peuvent découvrir quels gènes sont les plus actifs. La technologie des puces à ADN est particulièrement utilisée en médecine pour se renseigner sur les aspects génétiques de maladies telles que le cancer.
Lorsqu’un gène est exprimé dans un organisme, l’ADN est décodé en une protéine par une série d’étapes. Des segments du gène sont transcrits sur une matrice d’acide ribonucléique messager (ARNm), une molécule simple brin complémentaire à un brin de la molécule d’ADN d’origine. Cet ARNm transporte l’information génétique du noyau de la cellule vers le site de synthèse des protéines. Un microarray du génome révèle quels gènes génèrent le plus d’ARNm – et, par extension, quels gènes fonctionnent au plus haut niveau d’expression.
Le microarray du génome est une puce en verre ou en silicium avec une série de points microscopiques d’ADN attachés à sa surface. Les séquences spécifiques d’ADN, appelées sondes, sont choisies en fonction des gènes que les chercheurs souhaitent étudier. Une puce à ADN du génome entier contient des séquences de l’ensemble du génome, tandis qu’une puce à ADN ciblée contient l’ADN de certains gènes seulement.
Dans la recherche sur les maladies, le microarray serait utilisé de la manière suivante. Tout d’abord, un échantillon de tissu sain et de tissu malade serait prélevé sur le sujet. L’ARNm des deux échantillons serait isolé par une série de techniques chimiques. Chaque échantillon serait combiné à une solution de marquage différente composée de sous-unités appelées nucléotides, modifiées pour inclure la fluorescence, qui se lieraient ensuite aux molécules d’ARNm pour créer un ADN complémentaire fluorescent (ADNc). Par exemple, l’échantillon malade peut être étiqueté avec une fluorescence rouge et l’échantillon sain avec une fluorescence verte.
Lorsque chaque échantillon est transféré sur une puce à ADN génomique, une partie de l’ADNc des échantillons s’hybride ou se lie à l’ADN de la puce. Cela provoque l’apparition de différentes couleurs et niveaux de fluorescence. Si un gène dans un échantillon était très actif, par exemple, il produirait de nombreux ARNm, qui apparaîtraient sur la puce à ADN comme une forte couleur fluorescente. En fusionnant les données d’échantillons visuels à l’aide d’un scanner, les chercheurs peuvent déterminer si un gène particulier est davantage exprimé dans le tissu malade ou le tissu sain.
Dans l’exemple ci-dessus, un point vert indiquerait que le gène était davantage exprimé dans les tissus sains, puisque la dominance de la fluorescence verte indique que les ARNm des échantillons sains étaient plus nombreux que les mauvais. Un point rouge indique que le gène produisait plus d’ARNm dans le tissu malade et était plus actif dans les conditions de la maladie. Les points jaunes signifieraient que le gène est exprimé à peu près également dans les tissus sains et malades. Les chercheurs peuvent utiliser ces informations pour déterminer quels gènes sont plus actifs dans une cellule malade et comment ces changements affectent d’autres gènes dans la cellule. Les puces à ADN génomiques peuvent être utilisées non seulement pour rechercher et diagnostiquer des maladies telles que le cancer et les maladies cardiaques, mais aussi potentiellement pour apprendre à les traiter grâce à une thérapie ciblée.