La PCR a copié un segment d'ADN en le chauffant et en le refroidissant simplement

Presque chaque utilisation d'un fragment d'ADN — diagnostiquer une maladie, séquencer un gène ou établir l'empreinte génétique d'une personne — nécessite bien plus de copies que n'en fournit n'importe quel échantillon. L'outil de prédilection était le clonage dans des bactéries, lent et délicat ; disposer d'un moyen rapide d'amplifier un segment choisi dans un tube à essai constituait donc un véritable prix.

Mullis a conçu la PCR lors d'un trajet en voiture en avril 1983, lorsqu'il a combiné sa connaissance du fait que l'ADN se sépare et se réassocie sous l'effet de la chaleur avec l'idée d'une boucle itérative. Deux amorces encadrent la cible et une polymérase thermostable les copie ; le chauffage sépare les brins, le refroidissement permet aux amorces de se lier, et la polymérase s'étend sur toute la cible. Comme les nouvelles copies sont elles aussi copiées, la cible double à chaque cycle.

La première expérience réussie de Mullis a eu lieu en décembre 1983, après la formation d'un groupe chez Cetus chargé de la perfectionner, et la première demande de brevet a été déposée en mars 1985. Quelques heures de cyclage thermique produisent des milliards de copies identiques, exactement l'amplification dont a besoin une lecture diagnostique ou de séquençage.

Laisser une chaleur alternée doubler un segment d'ADN cible

Le doublement de la cible à chaque cycle donne une amplification exponentielle, transformant une molécule en milliards en quelques heures.

Deux amorces encadrent le segment souhaité afin que seul ce segment, et non le génome entier, soit copié.

Elle ne nécessite aucune cellule vivante, ce qui la rend rapide, peu coûteuse et efficace sur un minuscule échantillon dégradé.

Lorsque vous avez besoin de beaucoup de quelque chose dont vous ne possédez qu'un seul exemplaire, n'essayez pas de le récolter ; construisez plutôt une boucle qui double la quantité à chaque passage, et la croissance exponentielle fait presque tout le travail.

La PCR est devenue le fondement de la biologie moléculaire, a valu à Mullis le prix Nobel en 1993 et a généré environ 2 milliards de dollars de redevances ; Cetus l'a brevetée et concédée sous licence de façon large, et elle sous-tend aujourd'hui le diagnostic de l'ADN, la médecine légale, la génomique et les tests pandémiques.