PCR - Choisir un Thermocycleur pour l’enseignement

Enseigner la PCR



Amplification par PCR

Incontournables en biologie moléculaire et en génomique, les techniques de PCR évoluent. Elles deviennent aujourd'hui accessibles pour l'enseignement dès le lycée ( VIDEO : Réalisation d'un génotypage par PCR - Un protocole ultra-simple ). Le thermocycleur est l'outil indispensable pour une amplification par PCR. Il existe aujourd'hui de nombreux types de thermocycleurs: de 8 à 96 puits, à gradient, didactiques ou encore en version opensource à faire soi-même.

Pour aider à s'y retrouver voici quelques critères de choix.



A quoi sert un thermocycleur ?

Le thermocycleur a pour fonction de chauffer et refroidir un mélange d'ADN et d'enzymes contenus dans des microtubes, sur des durées de quelques secondes à quelques minutes. Le thermocycleur gère des cycles de dénaturation - hybridation – polymérisation de l'ADN, il remplace les 3 bains-marie utilisés au début de l'ère de la PCR.

Une amplification nécessite classiquement la répétition du même cycle une quarantaine de fois. Un thermocycleur se doit d'être programmable, simple d'utilisation, performant et fiable, pour en bref, faciliter la vie du laboratoire.



Dispositif thermique : module Peltier ou air pulsé ?

Avec un module thermoélectrique Peltier, le chauffage et le refroidissement sont actifs, les transitions entre 4°C et 100°C sont rapides, quelles que soient les conditions de température du laboratoire.
Fiable, rapide, silencieuse, cette technologie offre la possibilité de conservation des échantillons en les maintenant à 4°C en fin d'amplification. La précision de la régulation thermoélectrique garantit un fonctionnement optimum avec tous les types de réactifs PCR et une fiabilité dans le temps.
Pour toutes ces raisons, c'est la technologie qui intègre tous les thermocycleurs professionnels d'aujourd'hui.

Un thermocycleur à air pulsé utilise une résistance pour chauffer les tubes et le refroidissement se fait par ventilateur. Le système à air pulsé est moins efficace car le refroidissement est assujetti à la température ambiante du laboratoire. Cette technologie plus archaïque limite la précision de régulation et les performances. Ainsi seul un petit volume réactionnel par tube peut être amplifié, de plus ce procédé ne permet pas la conservation des échantillons au frais. Cette solution low-cost est plus appréciée des "geeks" qui bricolent des appareils de PCR dans leur "garage" que des concepteurs de thermocycleurs.



Programmation et pilotage

Les programmes gèrent la répétition des cycles de température, ainsi que la conservation des échantillons en l'absence d'utilisateur. L'écran de contrôle du thermocycleur permet de sélectionner les programmes déjà pré-enregistrés et de lancer l'amplification rapidement. Certains modèles sont dépourvus d'écran de contrôle, ils doivent être obligatoirement reliés à un autre équipement pc, smartphone.


Le + Jeulin

Logiciel didactique gratuit en français
Spécifique à l'enseignement, ce logiciel accompagne l'étudiant pendant l'amplification.
Le suivi se fait sur un écran de PC, en associant en temps réel des informations complémentaires : animations de l'ADN, compteur théorique de copies. Le processus devient alors plus concret et intelligible, le thermocycleur n'est plus une simple "boite noire".




Sécurité

Un thermocycleur est un appareillage qui chauffe à plus de 100°C et qui est utilisé par des élèves au milieu de réactifs liquides donc en matière de sécurité, il n'y a pas de compromis possible.
La conformité CE est une exigence légale minimum pour tout équipement commercialisé en Europe, cela indique que le dispositif satisfait aux exigences des directives et réglementations. Matériaux utilisés, câblage électrique, tout est passé au crible pour éliminer les risques de brûlure, coupure ou encore de choc électrique.

Le + Jeulin

Parce que nous concevons des produits destinés à être utilisés par des élèves, notre exigence dépasse les obligations CE, en garantissant la sécurité des utilisateurs même en cas de mauvaise manipulation.



Robustesse

Ce matériel est un investissement sur le long terme, la robustesse et la fiabilité sont donc un impératif pour l'établissement. Ainsi, une garantie prolongée par le constructeur est un gage de qualité de conception et de fabrication.

Le + Jeulin

En fabricant nos produits en France et en maîtrisant le processus de production, nous assurons la pérennité de votre appareil et garantissons notre capacité d'intervention et de réparation durant tout le cycle de vie du produit.



Utilisation

Des kits PCR didactiques originaux sans équivalent

Spécialement conçus pour l'enseignement, ils ont été testés en classe par des professeurs. Ces kits vous permettront d'expérimenter sur différents domaines de la génétique, tout en respectant vos budgets et le temps contraint des séances de TP.
Les scénarios pédagogiques en prise avec le réel vont accroître assurément, l'appétit de vos élèves pour la biologie.


Travaux pratiques sur la PCR

PCR : Travaux Pratiques
-- Les mécanismes de la génétique --





Appareil didactique ou professionnel ?

Dans les cursus professionnels (BTS, DUT), les matériels de grande capacité (plus de 48 tubes) avec des microtubes de 0.2 ml ou 0.5 ml sont privilégiés. On se rapproche ainsi des conditions de la recherche, du diagnostic médical ou de l'analyse industrielle où le travail par grandes séries de tubes est courant. Pour des usages sporadiques, des machines de taille plus modeste (24 tubes par ex) trouvent aussi leur place sur la paillasse, en offrant des compromis coût / performance très intéressant.
Le thermocycleur professionnel n'est cependant pas adapté pour l'initiation au principe de la PCR car l'étendue des réglages, la diversité des fonctionnalités en font des machines complexes pour des novices.


Le thermocycleur didactique a été conçu pour être manipulé par des utilisateurs non spécialistes. Il est dédié à la compréhension du principe de l'amplification génique par PCR, la simplicité d'utilisation et la robustesse priment sur le volume et la multiplicité des programmes. En phase d'apprentissage de la PCR, les groupes d'élèves n'ont pas tous le même tempo, donc disposer de plusieurs petits appareils dans la classe est beaucoup plus efficace qu'un seul "grand" qui freinera le déroulement de la séance.





Réalisation d'un génotypage par PCR




Testé & Approuvé

Un grand merci à M. TARTIERE pour son retour et témoignage concernant le thermocycleur PCR.

"J'ai pu utiliser le thermocycleur didactique Jeulin pour la réalisation d'une PCR effectuée par des élèves de classe de 1re. Le kit utilisé était celui de l'amélogénine.
Les élèves ont réalisé et exploité leurs manipulations durant une séquence de travaux pratiques de 2 heures.

L'utilisation de ce thermocycleur didactique permet de visualiser les cycles réalisés, lorsqu'il est branché en USB au PC. C'est réellement un plus pédagogique. C'est un outil didactique mais il n'en reste pas moins un «vrai» thermocycleur permettant des variations de températures rapides avec son dispositif Peltier.

Les prélèvements et la préparation des tubes ont duré 15 minutes. L'amplification a nécessité 1h 12 minutes (40 cycles) pendant lesquels les élèves ont pu réaliser des activités en relation avec la technique de PCR.
Après amplification, les dépôts d'ADN ont été réalisés sur cassettes flashgel permettant une migration rapide. Avec un temps de migration de 10 minutes, d'excellents résultats ont été obtenus.

Les résultats obtenus lors de cette PCR sont en total accord avec les résultats attendus en travaillant sur les séquences du gène étudié, récupérées sur NCBI. Ceci montre que les élèves réalisent avec ce kit et ce matériel une véritable PCR (et non une modélisation)."


M. Marc TARTIERE
Chargé de mission MCNL, Interlocuteur Académique pour le Numérique - SVT
Délégation académique au Numérique éducatif – DANE – Montpellier
Enseignant en charge de la responsabilité pédagogique du SAMS (Service Académique de Matériel Scientifique) Lycée Joffre – Montpellier
Référent Numérique - Lycée Paul Valéry - Sète






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