3- Techniques moléculaires
Avec le développement de la biologie
moléculaire, les techniques liées à l'étude de
l'ADN offrent des perspectives nouvelles de développement pour
l'élevage. Dans le domaine de la sélection, le décodage de
l'ADN des espèces domestiques et la mise en évidence de plus en
plus fréquente de marqueurs génétiques associés
à une production, une fonction physiologique ou à une maladie va
probablement contribuer à améliorer la quantité et la
qualité des produits animaux. Toutefois, il ne faut pas oublier que la
génétique ne représente qu'une partie des effets
phénotypiques observés, le reste résulte des pratiques et
du savoir faire des éleveurs. En effet, pour obtenir une expression
optimale des gènes recherchés, ils doivent veiller au
développement harmonieux de l'animal en respectant sa physiologie, les
règles d'alimentation et son bien-être.
3.1- Historique de l'ADN
Le premier phénomène qui allait permettre de
progresser dans l'identification du support de l'hérédité
est celui de la transformation bactérienne, rapporté en 1928 par
l'anglais Griffith. Ce phénomène représente alors un test
d'activité biologique, grâce auquel il est possible de
déterminer la nature du matériel génétique. Ce test
ne sera pas mis à profit par Griffith lui même, mais par Avery en
1944 qui l'a utilisé pour élucider la nature biochimique du
matériel génétique : il s'agit de l'ADN. Cette
découverte est toutefois accueillie avec beaucoup de scepticisme. Il
faudra de nombreux autres travaux pour que cette réalité soit
acceptée : en particulier ceux de Hershey en 1946 et Chargaff en 1950.
L'acceptation définitive ne viendra qu'avec l'élucidation de la
structure de l'ADN.
La structure en double hélice de l'ADN est
élucidée par Watson et Crick en 1953. Watson a décrit dans
son ouvrage La double hélice (1968) le récit de la
formidable découverte réalisée avec Crick. Les deux
chercheurs disposent alors les éléments suivants: la composition
chimique de l'ADN (désoxyribose, bases azotées, et groupements
phosphate) et les travaux de Chargaff en 1950, qui avaient montré que
pour toute molécule d'ADN, le nombre de molécules
d'Adénine est égal au nombre de molécules de Thymine, et
que celui de Cytosine est égal à celui de Guanine.
C'est en élaborant successivement plusieurs
modèles moléculaires que Watson et Crick en 1953
réussissent à proposer une structure qui satisfasse à
l'ensemble des données biochimiques disponibles. Cette structure est
aujourd'hui connue de tous, elle est devenue l'emblème de la biologie
moléculaire : deux brins constitués des groupements phosphates et
de sucres forment une double hélice où les orientations de chacun
des brins sont opposées. Sur les sucres de chacun des deux brins sont
liées les bases azotées, chaque base d'un brin étant
maintenue en vis-à-vis d'une base de l'autre brin par des liaisons
hydrogène. Une Cytosine fait toujours face à une Guanine, et une
Adénine à une Thymine. Les deux brins d'une molécule d'ADN
sont dits complémentaires (Figure 3).
Figure 3 : Eléments de l'ADN
génomique
3.2- Purification de l'ADN
Chez les procaryotes, l'ADN est simplement contenu dans la
cellule, sans autre compartimentation. Par contre, chez les eucaryotes l'ADN
est contenu par 3 types de compartiments à l'intérieur des
cellules, le noyau et les mitochondries chez les animaux et les champignons,
mais aussi les chloroplastes chez les plantes et les algues (figure 4). Ainsi,
pour
accéder à l'ADN, les membranes (cellulaire,
nucléaire, mitochondriale ou chloroplastique selon les cas) doivent
être franchies. De plus, chez les organismes pluricellulaires, les
cellules sont organisées en tissu qui doit être dissocié
pour accéder à l'ADN.
Figure 4 : Organisation d'une
cellule
1 : membrane cellulaire, 2 : noyau, 3 :
mitochondries
Au niveau moléculaire, l'ADN est associé de
façon plus ou moins directe à toutes sortes de molécules
protéiques, glucidiques, et nucléiques. Ces interactions peuvent
être particulièrement fortes, comme par exemple avec les histones,
des protéines qui permettent à l'ADN de s'enrouler sur
lui-même ainsi, l'ADN est la plupart du temps sous forme
compactée. D'autres molécules interagissent avec l'ADN, comme
d'autres protéines et des acides nucléiques, liées
à la régulation de l'expression des gènes, la duplication
de l'ADN, sa transcription en ARN.
L'objectif de la purification est donc d'isoler la
molécule d'ADN, c'est-à-dire la séparer de tous les autres
constituants d'un tissu, y compris les molécules fortement liées
à l'ADN, et d'en obtenir un échantillon suffisamment pur et en
quantité suffisante pour permettre toutes les manipulations de biologie
moléculaire liées à la phylogénie et la
génétique des populations. Une bonne préservation des
tissus est indispensable, ce qui rendra facile l'extraction de l'ADN.
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