Le pyroséquençage est une méthode de séquençage de l’ADN (détermination de l’ordre des nucléotides dans l’ADN) basée sur le principe du « séquençage par synthèse », dans lequel le séquençage est réalisé par détection du nucléotide incorporé par une ADN polymérase. Le pyroséquençage repose sur la détection de la lumière à partir d’une réaction en chaîne lorsque le pyrophosphate est libéré. D’où le nom de pyroséquençage.
Le principe du pyroséquençage a été décrit pour la première fois en 1993 par Bertil Pettersson, Mathias Uhlen et Pål Nyren en combinant la méthode de séquençage en phase solide utilisant des billes magnétiques recouvertes de streptavidine avec une ADN polymérase recombinante dépourvue d’activité exonucléase 3’à 5′(relecture) et la détection de luminescence à l’aide de l’enzyme luciférase de luciole. Un mélange de trois enzymes (ADN polymérase, ATP sulfurylase et luciférase de luciole) et un nucléotide (dNTP) sont ajoutés à l’ADN simple brin à séquencer et l’incorporation du nucléotide est suivie en mesurant la lumière émise. L’intensité de la lumière détermine si 0, 1 ou plusieurs nucléotides ont été incorporés, montrant ainsi combien de nucléotides complémentaires sont présents sur le brin matrice. Le mélange de nucléotides est éliminé avant d’ajouter le mélange de nucléotides suivant. Ce processus est répété avec chacun des quatre nucléotides jusqu’à ce que la séquence d’ADN de la matrice simple brin soit déterminée.
Une deuxième méthode basée sur une solution pour le Pyroséquençage a été décrite en 1998 par Mostafa Ronaghi, Mathias Uhlen et Pål Nyren. Dans cette méthode alternative, une enzyme supplémentaire, l’apyrase, est introduite pour éliminer les nucléotides qui ne sont pas incorporés par l’ADN polymérase. Cela permet d’ajouter le mélange d’enzymes comprenant l’ADN polymérase, la luciférase et l’apyrase au début et de le conserver tout au long de la procédure, offrant ainsi une configuration simple adaptée à l’automatisation. Un instrument automatisé basé sur ce principe a été introduit sur le marché l’année suivante par la société Pyrosequencing.
Une troisième variante microfluidique de la méthode Pyrosequencing a été décrite en 2005 par Jonathan Rothberg et ses collègues de la société 454 Life Sciences. Cette approche alternative du Pyroséquençage reposait sur le principe original de la fixation de l’ADN à séquencer sur un support solide et ils ont montré que le séquençage pouvait être réalisé de manière hautement parallèle en utilisant un microréseau microfabriqué. Cela a permis le séquençage de l’ADN à haut débit et un instrument automatisé a été introduit sur le marché. Celui-ci est devenu le premier instrument de séquençage de nouvelle génération, amorçant une nouvelle ère dans la recherche génomique, avec une chute rapide des prix du séquençage de l’ADN permettant le séquençage du génome entier à des prix abordables.