Le concept de la sonde moléculaire est très large dans son application, mais assez restreint dans son principe de base. Le but d’une sonde moléculaire est de mettre en évidence la présence d’un composé biologique spécifique (comme un acide nucléique, ADN ou ARN, avec une séquence déterminée, ou une certaine protéine à laquelle on s’intéresse), le localiser dans un tissu ou dans une cellule, ou même de le quantifier. Dans ce but, le chercheur ou la chercheuse décide de mettre au point une molécule, la plupart du temps du même type que celle qu'il ou elle étudie, qui va s’y lier de manière prévisible.

Pour mieux éclairer ce concept, je propose de regarder quelques exemples qui illustrent la versatilité de ce principe expérimental. Dans le premier, nous nous mettons dans la peau d’une personne qui cherche à montrer le fait qu'un gène donné est actif dans une population de cellules donnée ou dans un tissu donné, c'est-à-dire que l'ADN codant pour ce gène est transcrit en ARN. A priori ça peut sembler compliqué mais la nature est telle qu'il existe une manière assez simple de le faire. En effet, nous allons utiliser la complémentarité des acides nucléiques, le fait que si on connaît la séquence en A, T, G et C d'une molécule, nous pouvons en déduire la séquence complémentaire qui va facilement s'y lier. Imaginons que le transcrit de notre gène ait la séquence UUGACGAU (n’oublions pas que le T est remplacé par U, dans l'ARN). Nous savons alors que si nous produisons une molécule qui a la séquence AACUGCUA, ces deux molécules auront tendance à se lier l'une à l'autre. Si, de plus, la molécule que nous avons produite est fluorescente, nous pourrons la regarder sous un microscope approprié. De manière simplifiée, l'expérience consiste alors à incuber les cellules auxquelles nous nous intéressons avec la molécule fluorescente que nous avons fabriquée, et regarder si nous voyons les cellules illuminées quand nous les mettons sous un microscope. Si oui, nous pouvons déduire que le gène est activé dans ces cellules. Ce procédé est appelé hybridation in situ; hybridation parce que nous regardons l’appariement de deux molécules d’acides nucléiques, et in situ parce que ce phénomène est observé directement dans une cellule ou dans une population de cellules.

Dans le deuxième exemple, nous cherchons la présence d’une protéine particulière dans une population de cellules donnée. En raisonnant de la même manière que dans le cas précédent, nous allons fabriquer une molécule fluorescente qui se liera à celle que nous cherchons. Dans ce cas, c’est le système immunitaire des mammifères qui vient à notre rescousse. En effet, si nous injectons la protéine d'intérêt dans un animal, une souris ou un lapin par exemple, cet animal va générer des anticorps très spécifiques contre cette protéine, exactement à la manière d’un vaccin. Nous pouvons ensuite isoler ces anticorps et les utiliser pour marquer la protéine dans notre population de cellules. Cette expérience s’appelle immunohistochimie ou immunocytochimie; immuno parce qu’elle fait intervenir des produits du système immunitaire, et histo- ou cytochimie parce que c’est fait sur un tissu ou des cellules en culture respectivement.