La biologie moléculaire est une branche de la biologie qui étudie les molécules d'ADN et d'ARN, véritables supports de l'information génétique.
Il ne faut pas confondre la génétique et la biologie moléculaire. La génétique est une discipline qui étudie les caractères héréditaires et la transmission des gènes. La biologie moléculaire, quant à elle, s'intéresse à la structure, au fonctionnement et à la composition de ces deux molécules (ADN et ARN).
Techniques principales de biologie moléculaire
Le ribotyping ou Southern blotting
Cette méthode est plus connue des scientifiques sous le nom de Southern blotting. Il s'agit d'une technique de transfert de l'ADN sur une membrane de nitrocellulose ou de nylon, chargée positivement. L'ADN étant chargé négativement, il y aura formation de liaisons ioniques entre la membrane et l'ADN.
La photo ci-dessus correspond à la digestion de l'ADN total d'une bactérie par une enzyme de restriction. Tout cet ADN est alors transféré sur une membrane, puis grâce à une hybridation d'ARN ribosomal d'Escherichia coli, et grâce à des phénomènes de détection par radiographie et d'émission de lumière, un ribopattern sera déterminé.
Le nom « ribotyping » provient du fait que l'hybridation se fait grâce à de l'ARN. Le ribotyping est une sorte de carte d'identité de l'ADN étudié.
La PCR : Polymerase Chain Reaction expliquée
La PCR (réaction de polymérisation en chaîne) consiste à amplifier un gène spécifique intéressant, grâce à plusieurs cycles. Cette technique peut être résumée en trois étapes :
- Dénaturation du brin d'ADN
- Hybridation d'une amorce (de séquence connue qui permet d'induire la polymérisation)
- Polymérisation grâce à une enzyme spécifique qui permet de synthétiser un brin d'ADN complémentaire au gène d'intérêt
Suite à cela, une électrophorèse est effectuée afin de vérifier s'il y a bien eu amplification du gène. S'il y a eu amplification, une bande sera observée, comme on peut le voir sur la photo pour l'échantillon le plus à droite.
Sur cette photo, il s'agit d'une PCR où l'on cherche la présence d'un gène de virulence. La bande observée fait environ 1000 paires de base.
La PCR peut être réalisée sur de l'ADN extrait, ou directement sur l'échantillon à analyser dans le cas de recherche de la présence de tel ou tel parasite lors d'une infection. La PCR peut s'appliquer à de nombreux génomes (bactéries, virus, plantes, cellules humaines…), d'où son utilité.
Le RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
Cette technique vient en complément d'une PCR et sert à mettre en évidence la relation existant entre deux espèces bactériennes possédant le même gène. Après une PCR, le fragment amplifié est extrait du gel d'électrophorèse et est digéré par une enzyme (endonucléase dans le cas de la photo).
Une électrophorèse est ensuite effectuée à nouveau, et donne le résultat ci-dessus : une multitude de bandes servant à déterminer les RFLP spécifiques d'une bactérie et, plus précisément, du gène étudié.
Cette liste n'est pas exhaustive, et il existe de nombreuses autres techniques telles que l'insertion de gènes dans le génome d'une bactérie ou d'une plante pour que celle-ci produise la substance désirée.
Applications concrètes en médecine et recherche
Elles sont nombreuses, allant de la recherche fondamentale (PCR, RFLP, ribotyping…) à la recherche et développement des sociétés de biotechnologie, sans oublier les analyses de routine où la PCR est maintenant très largement utilisée.
Pour ne citer qu'un exemple, c'est un microorganisme (E. coli) qui produit l'insuline utilisée pour soigner les patients atteints de diabète. On a inséré dans le génome de ce microorganisme le gène humain responsable de la production de l'insuline, et cultivé cet organisme afin qu'il produise l'insuline. L'insuline est alors beaucoup plus pure que l'insuline de porc anciennement utilisée.
Risques et questions éthiques
Là aussi, ils sont nombreux et tristement célèbres. En effet, les virus qui sont mutés artificiellement à des fins destructrices le sont par la biologie moléculaire. Les OGM, combattus de nos jours de plus en plus, sont aussi produits par la biologie moléculaire.
Comme toutes les nouvelles technologies, ces techniques ne sont pas dangereuses en elles-mêmes. Ce qui les rend dangereuses, c'est la mauvaise application par des personnes faisant passer les intérêts financiers devant la santé de la population et de notre planète…
