Pääbo-17/8 chap9

Chapitre n°9, Essais nucléaire, Sahra et Clara

Le chapitre en deux mots

Dans ce chapitre, Svante Pääbo tente d'amplifier l'ADN nucléaire de matériel osseux datant de deux périodes différentes.

Mots clés

génome nucléaire
amplification
ours des cavernes
permafrost
positions hétérozygotes

Aspects

Raisonnement

Dans ce chapitre, Svante Pääbo se concentre sur le génome nucléaire. En effet, il y a des ressemblances entre le l'ADN et l'ADNmt. Il serait donc possible d'en récupérer à partir du génome nucléaire. Un de ses nouveaux postdocs tente alors d'amplifier de courts fragments d'ADN nucléaire d'os provenant d'ours des cavernes croates vieux d'entre 30'000 à 40'000ans. Cette amplification aurait pour but de comparer cet ADNmt à celui de l'ours moderne. Cependant, il n'obtient aucun résultat. Il essaie donc d'utiliser davantage d'os, cependant cela donne rien non plus. Ils décident donc de tester des restes de mammouth venant du permafrost qui se seraient bien conservés avec le temps, dans le but d'en savoir plus sur la "survie" de l'ADN nucléaire pendant plusieurs milliers d'années. Ils décident également de tester une dent de mammouth, que Svante Pääbo avait collecté dans un musée, qui contenait une quantité importante d'ADNmt. Ils ont trouvé un gène très avantageux qui se trouvait en nombre aussi abondant que dans l'ADN mitochondrial, si l'ADN nucléaire avait survécu. Le post doctorant a ensuite conçu des amorces pour amplifier deux fragments d'un gène, que l'on trouve seulement dans le génome de l'éléphant, et qui code un type de protéine du sang. L'objectif étant de déterminer une séquence issue du mammouth et de la comparer à quelque chose d'actuel. Ils découvrent alors un site unique de la séquence qui est une position hétérozygote ou un polymorphisme d'un seul nucléotide. En d'autres termes, il s'agit d'une localisation où les deux copies du gène, que l'organisme a reçu de sa mère et son père sont différentes. Ce qui est une révolution génétique.

Technologies de laboratoire

La première idée de Svante Pääbo était une approche brute. C'est-à-dire, de commencer par tester des échantillons de plusieurs os, trouver ceux où il y avait le plus d'ADNmt, s'axer ensuite sur ceux-ci, pour extraire de l'ADN et de ce fait, récupérer l'ADN nucléaire. Les membres de l'équipe ont donc effectué plusieurs extractions en commençant par l'ADN des ours des cavernes croates. Puis par PCR, ils ont amplifié ces courts fragments d'ADN nucléaire. Cependant, ils ont constaté qu'il y avait quelque chose qui bloquait l'enzyme que la PCR utilisait, ce qui empêchait l'amplification.
Ils devaient donc trouver ce qui inhibait cette PCR. En tentant ensuite de passer à un os de mammouth datant du temps du permafrost, ils se sont focalisés sur un segment du génome nucléaire qui contenait un gène ARNr 28S. Ce gène ribosomique a ensuite été amplifié. Puis Alex, le postdoc a effectué un séquençage des clones produits de PCR provenant du mammouth ce qui lui a permis de reconstruire la séquence du gène avec les segments qui se chevauchent. Il a donc pu amplifier et séquencer l'ADNr 28S d'un éléphant d'Afrique et d'Asie pour les comparer.
A la suite de ces résultats ils ont pu trouver cette position hétérozygote. Ce qui a permis ensuite à Alex d'amplifier des éléments de deux autres gènes à copie unique. Un gène code une protéine qui régule l'émission de neurotransmetteurs dans le cerveau, alors que l'autre gène code une protéine qui se lie à la vitamine A et qui est produite par les bâtonnets et les cônes dans les yeux. Ces deux amplifications ont été un succès.

Nature des sciences

Ce chapitre commence tout d'abord par l'arrivée d'un nouveau postdoc qui s'occupera de la majorité des manipulations de ce passage, dont les essais nucléaires qu'ils effectuent. En faisant leurs essais nucléaires, ils ont rencontré de nombreux problèmes, comme l'inhibition de la PCR lors de l'amplification de l'ADN d'un os d'ours des cavernes. Ils ont tenté plusieurs solutions avant de comprendre que le problème venait de la PCR. Dans un premier temps, ils ont essayé d'amplifier des fragments de plus en plus courts, mais en vain. Ils leur étaient impossible d'obtenir des extraits utiles d'ADN à partir d'un tel matériel osseux. Ils ont donc supposé que cela devait aussi être dû aux mauvaises conditions de conservation de la grotte d'où provenait ces fragments, ils se sont alors penché sur des os de mammouth. En effectuant plusieurs expériences qui cette fois fonctionnaient, ils ont pu déduire que les mammouth étaient plus proche des éléphants d'Asie que de ceux d'Afrique. Ils ont par la suite réussi à obtenir les premières séquences d'ADN nucléaire du pléistocène supérieur, ce qui fut un énorme succès. Cependant en regardant de plus près le séquençage ils ont remarqué quelques erreurs dans les molécules individuelles, mais aussi une structure qui a retenu leur attention. En effet ils ont découvert la première position hétérozygote ou SNP, datant de la période glaciaire (permafrost).
Avec l'aide d'Alex ils ont donc réussi à prouver que l'ADN nucléaire pouvait être conservé au fils des millénaires et qu'il y avait une différence monumentale entre le permafrost (le mammouth) et les grottes calcaires (l'ours). Ils ont pu ensuite publier leurs résultats, où Alex avait démontré la survie de l'ADN nucléaire dans des matériaux osseux datant du permafrost, et l'observation des positions hétérozygotes, où les deux chromosomes d'un individu diffèrent suivant leur séquence d'ADN. Ces observations permettent alors l'usage d’emplacement spécifique nucléaire dans des études génétiques. De tels résultats séduiraient probablement d'autre personnes à approfondir leur étude dans ce domaine.

Questions

En quoi l'ADN et l'ADNmt se ressemblent-ils?
Qu'est ce qui rend les permafrosts de meilleurs lieux de conservation que les cavernes?

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