Sur une scène de crime, une méthode d'analyse a permis de récolter quelques cellules supposées être celles du coupable, sous les ongles de la victime. Pour pouvoir être exploité, cet ADN doit être présent en quantité largement supérieure à celle qui a été trouvée sous les ongles de la victime.
À l'aide des documents, montrer qu'il existe une méthode, la technique PCR, qui permet, d'obtenir des quantités importantes en ADN à partir d'un prélèvement pauvre en ADN.
La technique PCR (Polymerase Chain Reaction)
La technique PCR est basée sur le principe de la réplication de l'ADN, à l'aide de l'ADN polymérase extraite de bactéries résistantes aux hautes températures.
Dans un premier temps (1), l'ADN initial (un exemplaire unique) est placé dans un appareil nommé thermocycleur, contenant un milieu porté à 95 °C. L'ADN bicaténaire va alors se dissocier et les deux brins complémentaires se séparent.
La deuxième phase (2) s'effectue à 60 °C environ. Les deux brins séparés sont hybridés avec des petits morceaux d'ADN qui servent d'amorce à partir desquelles la polymérase pourra accomplir son travail.
La phase suivante (3) s'effectue à 72 °C. C'est au cours de cette phase que les ADN-polymérases présentes vont assurer la fabrication des brins complémentaires aux brins d'ADN initiaux.
Au terme de cette étape, il y a donc maintenant deux molécules d'ADN bicaténaires présentes, identiques à la molécule initiale (ou plus si, au départ, il y a plus qu'une seule molécule) : la quantité d'ADN a été doublée.
Ce premier cycle étant terminé, un nouveau cycle reprend, les brins d'ADN étant séparés, puis de nouveaux brins fabriqués, etc.
Un cycle dure approximativement 15 minutes.
© Wikimedia Commons
Quelques chiffres à propos de l'ADN
Dans chaque cellule humaine, avant réplication, il y a approximativement 3,5 pg d'ADN.
1 pg d'ADN représente environ 1 000 Mpb (1 000 millions de paires de bases).
Le seuil de détection de l'ADN dans la méthode utilisée est voisin de 1 ng/mL.
Compte tenu du volume de milieu à mettre en œuvre, il faut donc disposer d'environ 1 ng d'ADN.
La quantité prélevée ne suffit donc pas, d'où la nécessité d'utiliser la PCR, qui « amplifie » les molécules d'ADN récoltées.
Au cours de quelle phase s'effectue normalement la réplication de l'ADN ?
Quelle est, en paires de bases, la taille approximative du génome d'une des cellules récoltées ?
Combien faudrait-il approximativement de cellules telles que celles qui ont été récupérées sous les ongles de la victime pour atteindre le seuil de détection de l'ADN par la méthode utilisée ?
Avec la technique PCR, en imaginant que le rendement soit de 100 %, combien de molécules d'ADN peuvent être obtenues à partir d'une molécule initiale au bout de 15 cycles ?
En combien de temps sera-t-il possible d'obtenir, à partir d'une unique cellule récoltée sous les ongles de la victime, suffisamment d'ADN pour dépasser le seuil de sensibilité de la méthode de détection choisie ?