Empreinte génétique - Définition

Introduction

Une empreinte génétique ou profil génétique est le résultat d'une analyse génétique, rendant possible l'identification d'une personne à partir d'un petite quantité de ses tissus biologiques.

L'empreinte génétique repose sur le fait suivant : bien que deux humains ont une large majorité de leur A.D.N. identique, un certain ensemble de séquences dans l'ADN restent spécifiques à chaque individu. Ce sont ces séquences que l'analyse d'empreinte génétique se propose d'étudier. En effet, si un échantillon de cellules présente la même empreinte génétique qu'un individu, on peut soutenir que ces cellules proviennent de cet individu, ou de son éventuel jumeau monozygote.

Dans son acception initiale, l'expression empreinte génétique, de l'anglais « Genetic fingerprint », est formée par analogie avec les empreintes digitales, utilisées dans le cadre de l'identification des criminels, qui sont réputées propres à chaque individu.

Les empreintes génétiques sont utilisées en médecine légale pour identifier ou innocenter des suspects grâce à leur sang, leur salive, leurs poils ou leur sperme. Elles permettent également d'identifier des restes humains, de faire des test de paternité, d'organiser le don d'organe, d'étudier des populations d'animaux sauvages ou même de générer des hypothèses sur la diaspora humaine lors de la préhistoire.

Bien sur, en raison du caractère sensible de cette information, les tests sont soumis à des contraintes légales. En France, le Comité consultatif national d'éthique a indiqué : « En matière civile et familiale, l'indisponibilité de l'identité civile et de la filiation, dont l'établissement ne requiert pas de preuve biologique en dehors d'un procès, la sécurité du lien parental dans l'intérêt primordial de l'enfant, l'équilibre et la paix des familles, justifient que la preuve biologique ne puisse être rapportée que sous le contrôle du juge, dans le cadre d'une action en justice relative à la filiation et juridiquement recevable ».

Historique

En 1985, Lord Alec Jeffreys (9 janvier 1950 - ), docteur britannique en génétique, découvre la méthode d'identification par l'A.D.N..

En 1983, une jeune britannique âgée de 15 ans fut retrouvée morte. On cru tout d'abord à un meurtre par asphyxie, puis on décela sur son corps des marques de tortures et de viol. En 1986, tout près du lieu du premier meurtre, a été retrouvé un autre corps. Le mode opératoire était le même. En 1988, la méthode a été démocratisée, ce qui permit de disculper le coupable présumé (qui deviendra alors le premier homme soumis à une disculpation dans l'histoire de la justice et de la criminalistique) et de retrouver le vrai coupable, qui fut condamné à la prison à vie.

Différentes techniques d'analyse

Il faut d'abord pratiquer l'extraction de l'ADN de l'échantillon de cellules. Il faut ensuite cibler et analyser les séquences répétées. La méthode par PCR est la plus utilisée.

La méthode PCR

Cette méthode présente beaucoup d'avantages :

• elle nécessite peu d'ADN, 1 à 2 nanogrammes;
• elle est rapide : une journée.

Avec l’invention de la réaction en chaîne par polymérase (appelée PCR en anglais), les tests ADN ont fait un bond en avant dans la précision et les possibilités d’analyse à partir d’un tout petit échantillon de départ.

La réaction en chaîne par polymérase permet de multiplier des séquences spécifiques d’ADN en jouant sur les propriétés d’hybridation et de dénaturation des brins complémentaires d’ADN en fonction de la température. Ces éléments permettent de contrôler l’activité enzymatique grâce à des transitions de température (assurées par un thermocycleur) répétées de manière cyclique (cf. réaction en chaîne).

L’un des principaux reproches fait à la méthode RFLP était la grande quantité et la qualité de l’échantillon d’ADN nécessaire.
Le développement de méthodes d’amplification permet l’analyse d’échantillons plus petits ou dégradés.

Des méthodes comme le HLA-DQ alpha reverse sont devenues très populaire par leur facilité et la rapidité d’obtention des résultats, bien qu’elles soient moins précises que le RFLP. Par exemple, elles étaient inappropriées pour identifier différents ADN mélangés dans l’échantillon de départ comme pour ceux des fluides vaginaux des victimes de viols.

La méthode RFLP

La RFLP était une méthode longue et laborieuse (1 semaine) qui nécessite une grande quantité d'ADN de bonne qualité pour être utilisée. Elle a été supplantée par la méthode PCR.

L’analyse RFLP (« restriction fragment length polymorphism » : analyse du polymorphisme de longueur des fragments de restriction) est une des toutes premières techniques d’analyse ADN. Elle a été depuis complètement remplacée par des techniques plus récentes comme le Séquençage de l'ADN.

L’analyse RFLP utilise une enzyme de restriction pour découper l'ADN en fragments qui sont ensuite séparés en bandes par électrophorèse en gel d'agarose.

Ensuite, les bandes d'ADN sont transférées du gel d’électrophorèse sur une membrane nylon par une technique appelée Southern blot.

La membrane nylon recouverte des bandes de fragment d’ADN subit une irradiation qui fixe des séquences ADN spécifiques sur la membrane. l’ADN non fixé par les radiations est éliminé en lavant la membrane.

La membrane nylon avec les séquences d’ADN irradiés est alors placée sur un film sensible aux rayons X. Ce film est alors développé pour obtenir une image des bandes. L’image obtenue est appelé carte génétique ou "carte de restriction" d'une molécule d'ADN.

La carte de restriction donne l'ordre des sites de restriction le long de cette molécule, et la taille des fragments produits

En faisant plusieurs analyses sur différents morphismes, on arrive à un niveau de discrimination exploitable.

L'inconvénient principal de la méthode RFLP est que les tailles exactes des bandes sont inconnues et la comparaison à une échelle de poids moléculaire est purement qualitative.

Beaucoup de laboratoires ont développé des modèles décrivant ce qu'ils considéraient comme carte de restriction de référence, mais ils n'ont pas été standardisés et la prise des empreintes par RFLP a subi des attaques judiciaires (USA :Partie Civile vs. Castro 545 N.Y.S. 2^e. 985 (Sup. Ct. 1989)).

AFLP

Une autre technique, AFLP ou amplified fragment-length polymorphism a été utilisée au début des années 1990. Cette technique est plus rapide que l’analyse RFLP et utilise la technique de la réaction en chaîne par polymérase pour répliquer les échantillons d’ADN.

On distingue les différentes allèles par le polymorphisme des Répétition en Tandem Polymorphe (variable number tandem repeat -VNTR- en anglais) séparées par électrophorèse sur gel polyacrylamide utilisant une échelle de mesure d’allèles (par opposition aux échelles de poids moléculaires).

Les bandes de migrations peuvent être visualisées en colorant le gel à l’argent. L’un des fragments ADN les plus utilisés pour l’analyse AFLP est le locus D1S80. Comme toutes méthodes basées sur la réaction en chaîne par polymérase, les ADN sévèrement dégradés ou en très petites quantités, peuvent produire des allèles marginaux répliqués en quantité insuffisante qui peuvent causer des erreurs. Par exemple, on pourrait conclure à tort à un ADN homozygote alors qu’il serait hétérozygote. De plus, comme l’analyse est réalisée sur gel, les Répétitions en Tandem Polymorphe de grands numéros peuvent s’accumuler en haut du gel rendant l’interprétation difficile.

L’AFLP est une méthode facilement automatisable qui permet la création de Classification phylogénétique sur la comparaison d’ADN individuel

À cause de son coût relativement modeste et de sa facilité de mise en place et d’exploitation, l’analyse AFLP reste répandue dans les laboratoires ayant peu de moyens ou peu d’exigences.

Analyse par Amplification aléatoire d'ADN polymorphe

Séquençage

Le séquençage de l'ADN consiste à déterminer l'ordre d'enchaînement des nucléotides d’un fragment d’ADN donné.

Analyse de l'ADN mitochondrial

L'analyse de l'ADN mitochondrial (ADNmt) ne permet pas d'identifier à 100% un individu, mais permet d'exclure une hypothèse, car cet ADN ne présente pas assez de variabilité dans les populations. En clair, comme plusieurs personnes peuvent présenter un même ADNmt, on ne pourra pas déterminer à laquelle de ces personnes appartient un échantillon d'ADNmt. On a environ 1 chance sur 2000 que deux personnes non apparentées présentent le même ADNmt.

Les médecins légistes étudient les sites HV1 et HV2 de l’ADNmt. Ce sont des séquences hypervariables (HV) dont les différentes versions sont nombreuses et avec des fréquences relativement faibles (quelques % de la population générale). Par conséquent ces marqueurs ne peuvent pas déterminer si un échantillon provient d'une unique personne. On pourra toujours proposer une probabilité que l'échantillon provienne d'un individu précis, mais cela ne constitue pas une preuve certaine. En revanche, si on obtient 2 ADNmt différents on peut être sûr qu'il ne s'agit pas de la même personne.

Avantage

Pour des échantillons fortement dégradés ou sur un cheveu sans bulbe, il est parfois impossible d'obtenir un profil complet de tous les microsatellites. Dans ce cas, on peut utiliser ADN mitochondrial car il y en a de nombreuses copies dans une cellule, tandis qu'il y a rarement plus de 1 ou 2 copies de l'ADN nucléaire.

Technique

Les médecins légistes amplifient les sites HV1 et HV2 de l’ADNmt; ils séquencent ensuite chaque région et comparent chaque nucléotide. On considère généralement que l’ADN mt testé n’est pas similaire à celui de référence lorsqu' une différence de plus de deux nucléotides est constatée.

Comme l’ADN mt est transmis uniquement par la mère, cette référence est l’ADN mt d'une des personnes de la lignée maternelle.

L’analyste doit faire preuve d’un peu de discernement car l’hétéroroplasmie et des différences poly-C peut brouiller des comparaisons de séquences.

ADN mt est utile dans la détermination d'identités peu claires, comme ceux de disparus si un parent maternellement lié peut être retrouvé.

L’analyse de l’ADN mt a été utilisé pour prouver l’imposture d’ Anna Anderson qui se prétendait être la princesse russe Anastasia Romanova.

L’analyse du Chromosome Y

Il existe sur le Chromosome Y des régions hypervariables, nommées STRY.

Inconvénient

Le chromosome Y n'est présent que chez les individus de sexe masculin. Il ne pourra être effectué sur une femme.

Avantages

Le chromosome Y est transmis par le père, et l’analyse de ce chromosome permet de faire les tests de paternité, lorsque le père n'est plus vivant. Par exemple, on a pu éclaircir la controverse sur Sally Hemings en déterminant que Thomas Jefferson aurait bien eu un fils avec cette esclave.