PCR (polymerase chain reaction) ou AMPLIFICATION EN CHAÎNE PAR POLYMÉRASE
La PCR en systématique et dans la biodiversité
L'extension des approches de génotypage à – potentiellement – tous les organismes vivants a permis de faire des avancées significatives dans la reconstruction de l'histoire du vivant. À l’échelle des populations, la distribution et la fréquence des polymorphismes génétiques connus dans une espèce permettent de mettre en évidence les forces évolutives en jeu, de révéler les effets de la sélection naturelle et de déduire l'évolution démographique. Par ailleurs, la comparaison des séquences des mêmes gènes entre des espèces différentes et celle de génomes entiers est à l'origine des phylogénies moléculaires qui prévalent actuellement dans la classification. Elles permettent de retracer les parentés entre espèces sur la base de la divergence de leurs séquences d'ADN. À ce titre, la PCR intervient comme une étape clé à deux niveaux. Le premier concerne l'isolement des gènes homologues dans plusieurs espèces et leur caractérisation. Le second concerne la production d'ADN génomique total amplifié permettant le séquençage des génomes et leur analyse comparative.
Mais la PCR sert également à identifier le patrimoine génétique d'organismes disparus à partir de l’ADN fossile (ou ADN ancien). L'ADN se dégrade par fragmentation après la mort de l'organisme. Si l’on peut récupérer ces fragments et les amplifier, il devient possible, en dépit de son état, d'en déduire tout ou partie du génome initial de l'individu et, souvent, en paléopathologie, de préciser les infections dont il était atteint. La PCR est ainsi devenue l'outil primordial dans le domaine de la paléogénétique, qui consiste à récupérer et à analyser les séquences d'ADN d'organismes plus ou moins anciens, et ce aussi bien à partir des restes préservés dans les collections des musées d'histoire naturelle qu'à partir de ceux, squelettiques ou momifiés, d'organismes éteints depuis des centaines, des milliers voire des centaines de milliers d'années. La PCR est devenue ainsi un outil de base en paléontologie humaine et en archéologie.
Les usages de la PCR ont donc rapidement cessé de se limiter aux études de biologie, pour gagner d'autres disciplines ou domaines d'activités. Si la PCR vient compléter un arsenal existant dans les recherches d'identité judiciaire ou de paternité, elle permet des études de biodiversité et de populations jusque-là difficiles à aborder – aurait-on pu envisager une génétique des populations de cœlacanthes à la fin des années 1990 ? –, mais également de repérer des traces infinitésimales d'OGM, d'effectuer le suivi d'espèces protégées, de combattre les fraudes alimentaires… Dans d'autres cas, des approches de la paléogénomique contribuent à préciser nos connaissances sur l'évolution des espèces – comme le séquençage de plus de 28 millions de nucléotides du génome du mammouth, soit 100 000 fois plus que l'information disponible avant cette technique. La PCR aide également à étudier les migrations et échanges génétiques de populations humaines au cours des cent mille dernières années, partout dans le monde. Elle permet aussi d'établir les filiations entre individus dans des contextes historiques insuffisamment documentés, comme la famille du pharaon Toutânkhamon, ou le partage d'un patrimoine génétique entre Henri IV et Louis XVI. Ce sont ainsi des pans entiers de connaissances qui sont actuellement revisités grâce à la PCR et aux techniques qui lui sont associées.
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Écrit par
- Véronique BARRIEL : maître de conférences au Muséum national d'histoire naturelle, Paris
Classification
Médias
Généalogie du dodo
Illustration by Christian Friedrich Stölzel
Appariement des brins d’ADN
Encyclopædia Universalis France
Cinétique d’une réaction de PCR
Encyclopædia Universalis France
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