Reconstruction des séquences ADN avec les générateurs pseudo- aléatoires

Identification par l’ADN

L’ADN est utile dans le cadre de programme d’identification car il est propre a un individu et reste constant pendant la durée d’une vie ; il suit les lois de Mendel sur l’heriditè, l’ADN d’un enfant étant composée à part égale de l’ADN de ses deux parents ; l’ADN peut être analyser pour établir un profil comparable de façon fiable avec d’autres profils ; il peut être récupéré et analyse à partir d’échantillons biologiques.

Méthode d’identification

Analyse ADN médico-légale standard

Le génome humain, qui contient 3,2 milliards de paires de bases, est physiquement organisé en 23 paires de chromosomes (22 paires de chromosomes homologues [autosomes] et une paire de chromosomes sexuels X/Y). Ces chromosomes se trouvent dans le noyau de la cellule, d’où le terme « ADN nucléaire ». Chacune des cellules d’une personne contient deux exemplaires de chaque chromosome, sauf le sperme et les ovules, qui n’en contiennent qu’un seul. Les cellules des globules rouges, qui constituent une exception, ne contiennent pas d’ADN nucléaire.
Par exemple l’utilisation des analyses ADN à des fins d’identification de restes humains est un processus en cinq étapes :
Prélèvement (collecte, stockage et extraction) de l’ADN sur les restes humains ;
Prélèvement d’ADN, à des fins de comparaison, sur un des proches de la personne disparue ou à partir de cheveux, de taches de salive ou de tout autre type de tissu provenant de la personne disparue et antérieur à sa disparition ;
Établissement d’un profil ADN à partir des restes humains et des échantillons de référence ; Comparaison des profils ADN ;
Détermination du degré de similitude compatible avec le lien de parenté qui unit la personne décédée et son proche (ou autre référence), au vu des autres preuves.
L’ADN nucléaire extrait du sang frais, des prélèvements buccaux (joue) ou de tissus, peut être analysé facilement et rapidement – pour autant que les conditions de stockage avant l’analyse soient adéquates. Par le passé, il était difficile d’extraire de l’ADN nucléaire exploitable des tissus squelettiques, mais grâce aux progrès technologiques rapides de ces dernières années, il est désormais possible de récupérer de l’ADN dans des os frais et, si les conditions de conservation sont propices, dans des tissus datant de plusieurs années.
Pour une comparaison optimale, il faut, soit de l’ADN nucléaire de qualité obtenu à partir de tissus biologiques tels que cheveux ou salive laissés par la personne disparue avant sa mort, ce qui permet d’effectuer une comparaison directe avec des restes humains, soit plusieurs parents proches pouvant se soumettre au test. Il est par contre difficile d’utiliser l’ADN nucléaire pour établir des correspondances avec des parents autres que la famille proche ; dans l’idéal, ce sont les enfants et les parents qui devraient être utilisés pour la comparaison.

Microsatellites

Pour la plupart des activités médico-légales, seule une minuscule portion de l’ADN total est analysée. Le génome contient des séquences qui diffèrent fortement entre individus, appelées micro-satellites (en anglais, short tandem repeats – STR). Après avoir analysé au moins 15 de ces séquences de l’ADN, qui se trouvent sur les chromosomes homologues (non sexuels), le profil obtenu peut être utilisé pour définir les liens de parenté avec un fort taux de fiabilité. Cependant, ce type d’analyse ne sera pas toujours efficace si les restes humains sont dégradés. L’analyse des micro-satellites, qui peut donner des résultats avec de l’ADN dégradé, a été mise au point pour accroître le taux de réussite dans ce type de situation. Dans certains cas, il ne sera pas possible d’établir un profil ADN à partir de restes humains. Dans d’autres cas, il sera peut-être possible de générer un profil, mais il manquera un échantillon de référence adéquat avec lequel le comparer. Des techniques permettant d’établir un profil à partir d’autres sources d’ADN mitochondrial, notamment les polymorphismes mononucléotidiques (single nucléotide polymorphisms – SNP) et les microsatellites des chromosomes sexuels (X et Y), peuvent être utilisées pour tenter de surmonter ces problèmes.

ADN mitochondrial

ADN mitochondrial (ADNmt) est une petite chaîne d’ADN circulaire qui ne contient que 16 569 paires de base. Il se trouve dans les organites qui produisent l’énergie cellulaire, appelées mitochondries. L’avantage de l’utilisation de l’ADN mitochondrial est qu’il est présent en multiples exemplaires dans la cellule, et donc plus facile à récupérer sur des restes qui ne sont pas bien conservés.
L’ADN mitochondrial est uniquement transmis aux enfants par la mère. Les restes d’une personne peuvent ainsi être comparés avec l’ADN de la mère ou de la grand-mère maternelle, d’un frère ou d’une sœur, de tantes ou d’oncles maternels, voire avec celui de parents encore plus éloignés, pour autant qu’ils appartiennent à la branche maternelle. Cette caractéristique facilite donc l’obtention d’échantillons de référence, mais il convient de les examiner avec un soin particulier car la fiabilité d’une correspondance peut être difficile à évaluer

Chromosomes sexuels

Les êtres humains ont deux sortes de chromosomes sexuels, X et Y. Un homme normal possède un X et un Y, et une femme normale, deux chromosomes X. Il est possible d’analyser plusieurs micro satellites se trouvant sur le chromosome Y afin de comparer les restes d’une personne décédée avec ses proches masculins. Cela peut être utile en l’absence de parents proches avec lesquels effectués une comparaison. N’importe quel membre de la lignée paternelle (notamment les frères, les oncles ou les cousins) peut être utilisé pour la comparaison. Comme l’ADN mitochondrial, les marqueurs du chromosome Y ne permettent pas d’effectuer une comparaison aussi fiable que l’ADN nucléaire, car le profil du chromosome Y n’est pas unique et peut être commun à des personnes qui n’ont que de vagues liens de parenté. Les STR des chromosomes X peuvent aussi être utiles dans certains cas particuliers

Polymorphismes mononucléotidiques

Les polymorphismes mononucléotidiques se sont révélés être des marqueurs génétiques très précieux pour les analyses médico-légales. Il arrive que dans certaines circonstances, par exemple lorsque l’ADN à analyser est fortement dégradé, ils soient le seul polymorphisme de l’ADN que l’on peut analyser avec succès.

Rappels sur le codage

Pour utiliser les algorithmes génétiques, la première chose à se demander est comment décrire un individu ? C’est à dire, comment les paramètres peuvent se coder ?
Nous devons trouver une manière de coder chaque individu ou élément de manière unique. (Établir une bijection entre les éléments réels et sa représentation codée). Ainsi permis tant de codage, nous étudierons deux codages à savoir le codage binaire et le codage gray.

Codage binaire

Dans une représentation binaire, les individus se pressentent sous forme de chaine de bits (qui peuvent prendre les valeurs 0 ou 1).Ce type de codage est certainement le plus utilise car il présente plusieurs avantages, un des avantages du codage binaire est que l’on peut facilement coder toutes sortes de paramètres : réels, entiers, booléens et chaines de caractères.

Codage Gray

Le codage Gray : dans le cas d’un codage binaire on utilise souvent la « distance de Hamming » comme mesure de la dissimilarité entre deux éléments de population, cette mesure compte les différences de bits de même rang de ces deux séquences. Et c’est la que le codage binaire commence à montrer ses limites. En effet, deux éléments voisins en terme de distance de Hamming ne codent pas nécessairement deux éléments proches dans l’espace de recherche. Cet inconvénient peut être évité en utilisant un « codage de Gray » : le codage de Gray est un codage qui a comme propriété qu’ entre un élément n et un élément n + 1, donc voisin dans l’espace de recherche, un seul bit diffère.
Par exemple, les chaines 0011110 et0100000 correspondent à deux configurations voisines alors qu’elles différent de cinq bits. En effet avec le code gray, les entiers adjacents ne différent que d’un seul bit.[3]
Exemple 15. Comptons de 1 à 7 en gray. 000,001,011,010,110,111,101,100.
Remarque 6. Nous passons de 100 au premier 000 en changeant une seul bt.

Table de vérité

Elle traduit le nombre de combinaisons possibles en fonction du nombre de variables.
On donne : le nombre de possibilités =2 n avec n, nombre de variables.

Identification

Donc chaque séquence d’ADN sera identifié par un polynôme annulateur.De se faite ,nous utilisons l’algorithme de Berlkamp Massey pour trouver le polynôme minimal annulateur.Ceci implique que nous affecterons à chaque séquence ADN par un polynôme annulateur.