À la rechercher de l'invisible

En regardant le sol brûlant du désert, il est difficile de croire que des organismes vivants s'y trouvent. Pour le prouver, le professeur Garcia-Pichel (microbiologiste spécialiste du sol) récolte des échantillons de sol dans le désert. Ensuite, de retour à son laboratoire, il utilise des outils particuliers, et des techniques et méthodes spéciales pour révéler la présence de microorganismes invisibles à l'œil nu dans ses échantillons.

Indices

Croûtes de sol importantes sur du sable riche en Fer.

Le professeur Garcia-Pichel a d'abord obtenu des indices de la présence de microorganismes dans le désert, des taches brunes sur le sol. En effet, certains microbes du désert produisent une substance brune pour se protéger des UV du soleil. Et donc, Garcia-Pichel a regardé des photos aériennes faites par satellite, a repérer des taches brunes, et est ensuite allé sur place récolter des échantillons de sol à l'endroit des taches brunes. Son but est de prouver que les microbes s'y trouvent et de dire lesquels.

Analyse des échantillons et récolte de preuves

Pour révéler les microbes de ses échantillons, le professeur Garcia-Pichel et son équipe commencent par mettre une partie de chacun d'eux dans un milieu de culture spécial favorable à la croissance des microbes. Ensuite, il les regarde au microscope pour voir, photographier et identifier les microbes, et il obtient ainsi des preuves directes. Hélas, plusieurs sortes de microbes ne grandissent pas en milieu de culture au laboratoire! Pour ces microbes là, il faut utiliser une autre technique d'investigation pour prouver qu'ils se trouvent dans les échantillons de sol du désert.

Récolte d'un échantillon de sol dans le désert Sonoran, Arizona.

Chaque organisme vivant contient de l'ADN dans ses cellules et il y a des morceaux d'ADN et des gènes particuliers à chaque espèce d'organismes. Donc, si le professeur Garcia-Pichel trouve de l'ADN de microbes dans ses échantillons de sol, il aura une preuve indirecte de la présence de microbes dans le sol. Et de plus, comme l'ADN et les gènes sont particuliers à chaque espèce, le professeur saura dire quelles espèces de microbes c'est quand il trouvera leurs morceaux d'ADN ou leurs gènes spécifiques dans ses échantillons.

Tu as peut-être déjà entendu parler de preuves obtenues par analyse d'ADN lors d'enquêtes policières. Quand un crime est commis, on peut ainsi identifier le criminel s'il a laissé de l'ADN à l'endroit de son crime. Il suffit de prélever des cellules dans la bouche des suspects et de le comparer à celui laissé à l'endroit du crime.

Le professeur Garcia-Pichel va donc faire l' analyse de l'ADN de chacun de ses échantillons de sol pour voir s'il y trouve de l'ADN de microbes. Il va peut-être trouver de l'ADN de plusieurs sortes de microbes, et il va aussi peut-être trouver de l'ADN d' autres animaux! Les scientifiques disent qu'ils ont des mélanges hétérogènes d'ADN.

C'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin!

Imagine que tu es dans une bibliothèque et veux y trouver un livre bien précis. Un ordinateur s'y trouve et il contient la liste et la location de chacun des livres de la bibliothèque. Il te suffit de taper le titre et le nom de l'auteur du livre, et l'ordi t'indiquera immédiatement sa place. Mais si une tornade est passée, qu'elle a détruit le bâtiment, cassé et mélangé tous les livres, et fait un gros tas de tout cela, tu auras beaucoup de difficultés à trouver le livre que tu veux!

C'est ce genre de difficultés que le professeur Gracia-Pichel et ses chercheurs ont quand ils recherchent de l'ADN de microbes dans des échantillons de sol. Pour cette recherche, ils doivent utiliser des appareils spéciaux et une technique particulière appelée la Réaction en chaîne par polymérase (en abrégé PCR, de l'anglais Polymerase Chain Reaction). Cette technique permet de faire des copies de morceaux d'ADN.

Gel d'électrophorèse où on voit l'ADN obtenu par PCR.

Utiliser la technique de la PCR, c'est comme avoir l'aide d'une photocopieuse. Par exemple, si tu as une seule feuille de papier et que tu la mets dans ton cartable, tu auras peut-être des difficultés à la retrouver. Mais si tu as fait des copies de ta feuille et les as agrafées en un bloc épais de 10 cm, tu le verras facilement!

Pour commencer son travail, faire des copies d'ADN, la polymérase doit s'accrocher à une amorce (on dit "primer", en anglais). Le professeur Garcia-Pichel a beaucoup d'amorces particulières dans son laboratoire. Chacune lui sert à copier spécifiquement des morceaux d'ADN différents, et surtout à copier des morceaux d'ADN de microbes.

Imagine maintenant que tu as un tas de 20 cm de haut fait des pages des livres de Harry Potter. Sur certaines pages, il est écrit "Harry Potter" une fois, sur certaines plusieurs fois, et sur certaines pas du tout. Toi, tu dois trouver et souligner tous les mots "Harry Potter" sur toutes les pages. Pour cela tu vas devoir les lire une à la fois, très attentivement, et cela va prendre longtemps. Quel travail! Mais si tu as un détecteur de mots magique qui sait tout seul aller se coller sur les mots "Harry Potter" et les souligner pour toi, quelle merveille!

Une amorce, c'est comme un détecteur magique qui sait aller tout seul s'accrocher sur l'ADN à l'endroit où le professeur Garcia-Pichel veut que la polymérase commence à faire des copies d'un morceau d'ADN. Les scientifiques ont plusieurs sortes d'amorces, et donc ils peuvent obtenir par PCR des copies de différents morceaux de l'ADN qui se trouve dans un échantillon.

Comme le professeur Garcia-Pichel veut voir si il y a de l'ADN de microbes dans un échantillon de sol, il utilise une amorce spécifique qui se colle uniquement sur l' ADN de microbe. Quand la polymérase a fini son travail, qu'elle a fait beaucoup de copies de ces morceaux d'ADN de microbes, le professeur les met sur un tamis spécial (appelé un gel d'électrophorèse) qui lui sert à voir et à identifier les copies d'ADN. S'il ne voit pas de copies d'ADN de microbe sur ce gel d'électrophorèse, c'est qu'il n'y avait pas de microbes dans son échantillon de sol du désert.

Quand le professeur Garcia-Pichel a obtenu par PCR beaucoup de copies de l'ADN du gène de microbe appelé le gène 16S du RNA ribosomal, et qu'il voit cet ADN sur un gel d'électrophorèse, il conclu que ces microbes vivent dans le sol du désert.