Électrophorèse

L'électrophorèse est – avec la chromatographie – la principale des techniques utilisées en biologie pour la séparation et la caractérisation des molécules.



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Définitions :

  • technique de séparation et d'analyse des molécules basée sur leur taille et leur charge. (Dépot d'une goutte de sérum humain puis mise sous tension de la cuve et migration des constituants du mélange vers l'anode. ) (source : ac-grenoble)
  • test de laboratoire dans lequel les protéines du sérum du patient sont soumises à une séparation selon leur taille et de leur charge... (source : herve-termat.hautetfort)

L'électrophorèse est – avec la chromatographie – la principale des techniques utilisées en biologie pour la séparation et la caractérisation des molécules. Elle a quelques applications en chimie, mais est essentiellement utilisée en biochimie ou biologie moléculaire pour la séparation des protéines ou celle des acides nucléiques. Dans un milieu donné, la séparation des particules se fait selon leur charge électrique et pour des charges semblables, selon leur taille.

La technique de l'électrophorèse est fondée sur le déplacement d'ions (molécules ayant perdu leur neutralité électrique) sous l'effet d'un champ électrique. Du fait de leurs caractéristiques propres et suivant les conditions de l'électrophorèse ces ions auront des vitesses de migration différentes, ils vont par conséquent se séparer les uns des autres.

Les molécules anioniques (-) migrent vers l'anode (+) et les molécules cationiques (+) se déplacent vers la cathode (−).

Sur les acides nucléiques, les charges sont portées par les groupements phosphate du squelette.

Sur les protéines, la situation est plus complexe et il existe différents types de groupements ionisables :

La charge nette d'une protéine dépend par conséquent généralement de sa composition en acides aminés et du pH.

Électrophorèse en veine liquide

Le champ électrique est apporté par un générateur de courant continu. Le support de ce champ est constitué par un tampon de pH et de concentration convenables dont les ions amènent le courant d'un pôle à un autre. Ce support peut être liquide : on parle alors d'électrophorèse en veine liquide (mise au point par Tiselius en 1937).

Électrophorèse de zones

Les principales applications utilisent un support poreux stabilisant la phase liquide  : on parle alors d'électrophorèse sur support ou d'électrophorèse de zones. Le mélange à séparer est déposé sur un support convenable, poreux et imprégné de tampon (papier, dérivés de cellulose, polyoside «agarose», polyacrylamide…). Le support doit être homogène, poreux et inerte. En réalité, la condition d'inertie n'est jamais respectée et le support joue un rôle plus ou moindre dans la séparation.

Les différents types d'électrophorèses de zones sont fréquemment appelés selon le type de support :

Il existe de nombreux types d'électrophorèses, dont :

Gel d'électrophorèse

En biochimie, l'électrophorèse en gel est utilisée pour séparer les macromolécules biologiques selon leur taille et de leur charge électrique. Le gel est constitué d'une matrice de polymère baignant dans un tampon conducteur.

Deux principaux polymères sont utilisés : l'agarose et le polyacrylamide. On peut faire fluctuer la concentration de polymère comparé à celle du tampon, mais aussi son taux de réticulation. Plus le polymère est concentré et réticulé, et plus la taille des pores du gel est petite. On peut ainsi ajuster les propriétés du gel à la taille des molécules à analyser.

Pour les deux types de polymères, le gel peut se faire en conditions natives ou en conditions dénaturantes. Dans ce second cas, on ajoute un agent dénaturant dans le tampon : un détergent, le SDS pour la séparation des protéines (on parle alors de SDS-PAGE), un agent chaotropique, l'urée, pour les acides nucléiques.

On peut aussi faire des électrophorèses en gel d'amidon.

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