Mars 2007 - n°119

Isolement et purification d’ADN à Température ambiante

Vincent Hentzepeter, traduction Word’s Worth
WHATMAN France

L'ADN peut désormais être prélevé, isolé, purifié et archivé à température ambiante grâce à une nouvelle technologie brevetée. Le prélèvement végétal peut être appliqué sur des cartes en papier pré-enduites, soit directement, soit après une homogénéisation. Les cartes sont ensuite envoyées au laboratoire par voie postale ordinaire. L'institut NSure localisé à Wageningen - issu de la pépinière d'entreprises de l'Université & Centre de recherche de Wageningen et Keygen - affirme que ces cartes FTA offrent d'énormes atouts dans la recherche moléculaire végétale à l'échelle internationale.

La technologie FTA mise au point par Whatman assure la protection des acides nucléiques d'un échantillon dès que celui-ci est déposé sur une matrice de papier spécialement traité, intégrée dans la carte. La formule FTA brevetée lyse les cellules et organismes vivants tout en isolant et stabilisant les acides nucléiques dans la matrice. La composition chimique conserve intact l'ADN à double brin à température ambiante pendant plusieurs années. Le traitement du papier n'est ni toxique ni dangereux ce qui permet de manipuler les cartes en toute sécurité. Les pathogènes sont inactivés et les acides nucléiques protégés contre toute influence extérieure.

14 ans

Les cartes FTA sont compatibles à la fois avec les prélèvements directs et avec les homogénats végétaux. Les prélèvements homogénéisés doivent être pipettés au centre de la carte. Une fois séchés, les échantillons peuvent être purifiés immédiatement ou conservés à l'abri de la lumière à température ambiante. Selon Whatman, l'ADN fixé sur les cartes reste intact pendant des années. Une purification d’ADN a même été réalisée avec succès après 14 années de stockage. Whatman préconise de sceller les échantillons dans des enveloppes multi-barrière hermétiques en cas de stockage prolongé.

Conservation d'ARN

Les cartes FTA simplifient le prélèvement d'échantillons provenant fréquemment de différentes origines dans le monde entier.
Initialement mises au point pour l'isolement et le stockage d'ADN, les cartes se sont avérées parfaitement adaptées pour le stockage de l'ARN. La procédure de transfert de l'ARN est identique. Aucune expertise particulière n'est nécessaire de sorte que, n'importe où dans le monde, les clients peuvent collecter des échantillons et transférer le matériel génétique sur les cartes. Nsure a mis au point des kits de prélèvement sur mesure pour plusieurs clients. Un kit de prélèvement de pins, par exemple, comporte des cartes FTA, une petite fiole pour l'homogénéisation de la solution et un broyeur miniature pour broyer les prélèvements. «Ce produit est proposé sous forme d'un petit kit pratique», indique Peter Balk, directeur du développement produit de NSure. «Pour chaque lot, le client prélève une quinzaine d'aiguilles de pins de différents arbres, les coupe finement, les introduit dans le tube à essai où elles sont pulvérisées, puis transfère un peu de l'extrait obtenu sur une carte FTA à l'aide d'une pipette. Les planteurs de poires en revanche possèdent habituellement un extracteur de jus si bien que nous nous contentons de leur envoyer un compte-gouttes pour le transfert des échantillons sur la carte. Une fois l'opération réalisée, il suffit de laisser sécher complètement puis d'envoyer le tout par la poste.» Si cela semble simple, c'est parce que ça l'est. «En fait, les recherches d'ARN étaient autrefois terriblement compliquées,» ajoute Balk. «Le stockage nécessitait de l’azote liquide ou bien il fallait envoyer les prélèvements végétaux à un laboratoire en risquant des effets secondaires biologiques indésirables. Aujourd'hui, grâce à ces cartes, rien de plus simple. Il vous suffit de les emporter sur le terrain et vous revenez avec un échantillon représentatif.»

Test de tolérance au gel

Les cartes FTA sont devenues des équipements standards dans les tests de qualité agricoles réalisés par NSure, une entreprise de trois personnes récemment créée dans la ville hollandaise de Wageningen. Jusqu'à présent, NSure testait la tolérance au gel des sapins et épicéas ainsi que la maturité des poires. Normalement, ces propriétés végétales sont évaluées en exposant les prélèvements d'arbres à des températures basses, en pressant le produit ou simplement en mesurant le taux de sucre ou le pH. L'approche plus sophistiquée de NSure fait appel à un test génétique. Le cofondateur de la société, Peter Balk, en explique les avantages: «Notre utilisation du diagnostic ARN est novatrice. Evaluer les dommages provoqués par le gel sur les cellules prend au moins une semaine. Nous sommes capables de réaliser l'opération en un jour seulement. Nous mettons à profit le savoir-faire recueilli à l'Université et au Centre de recherche de Wageningen. Nous recherchons des gènes indicateurs et leur mode d'expression. Ces gènes ont été identifiés par des expériences complexes de microarray (puce) d'ADNc.»

RT-PCR

A leur arrivée au laboratoire NSure, les cartes FTA sont poinçonnées, puis l'ARN est isolé selon le protocole Whatman (voir encadré). L'équipement nécessaire pour isoler l'ARN est sommaire même si un thermocycler de PCR en temps réel est nécessaire pour analyser une partie de l'ARN par transcription inverse. «La PCR en temps réel (RT-PCR) nous permet d'observer directement comment un gène a été exprimé par rapport à un autre, les résultats sont immédiats » explique Balk.

Expertise et savoir-faire

Tout comme les cartes FTA, les équipements annexes de rinçage et d'analyse ont été spécifiquement mis au point pour l’isolement et le stockage de l'ADN. Pour traiter un grand nombre d'échantillons, une automatisation du process peut s'avérer profitable. Les stations de travail robotisées sont en mesure de traiter jusqu'à 96 échantillons par heure. Différentes marques de robots sont compatibles avec les cartes FTA. Cependant, aucune méthode automatisée n'a été présentée pour l’élution et l'analyse d'ARN. «L'extrait d'ARN présente une contamination telle que les réactions enzymatiques restent bloquées si l'on utilise trop d'isolat. Ce point mérite la plus grande attention. Il s'agit probablement d'un inconvénient mineur de la méthode. Mais il faut garder en tête que sans ces cartes, ce type de recherche ne pourrait même pas être réalisé. Les opérations de prélèvement et de stockage fonctionnent sans problème aussi longtemps que les cartes sont conservées à l'abri de l'humidité. Après l'analyse, nous stockons les quantités résiduelles tout simplement à température ambiante chez NSure.»

Applications

NSure fait appel à la technologie FTA pour ses recherches moléculaires sur les végétaux et en agriculture. Selon Whatman, cette technologie peut également être appliquée dans les domaines tels que les investigations médico-légales et alimentaires, le développement de médicaments, le diagnostic, la génomique pharmaceutique et l'identification vétérinaire.

Protocole Whatman

1. Couper finement la feuille
2. Mini-broyeur utilisé pour homogénéiser (partiellement) les tissus
3. Aspiration de l'homogénat avec le compte-gouttes
4. Dépose d’ une goutte d'échantillon à l'aide de la pipette
5. La carte FTA absorbe la gouttelette
6. Laisser sécher une heure, puis conserver la carte FTA dans une enveloppe hermétique multi-barrière
7. Envoyer le sac d'échantillon par la poste à NSure, accompagné du formulaire de commande identifié par un code exclusif.