Électrophorèse

Le champ électrique est fourni par un générateur de courant continu. Le support de ce champ est constitué par une solution tampon de pH et de concentration convenables dont les ions conduisent 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).

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. Le support doit être homogène, poreux et inerte. En fait, la condition d'inertie n'est jamais respectée et le support joue un rôle plus ou moins important dans la séparation.

Les différents types d'électrophorèses de zones sont souvent nommés en fonction du type de support (papier, esters de cellulose, gel, etc.) :

• électrophorèse sur papier ;
• électrophorèse sur acétate de cellulose ;
• électrophorèse sur gel (amidon, agar, agarose, polyacrylamide, etc.).

Il existe de nombreux types d'électrophorèses, dont :

• focalisation isoélectrique (électrophorèse dans un gradient de pH) ;
• électrophorèse bidimensionnelle ;
• électrophorèse en champ pulsé ;
• immuno-électrophorèse (pour détecter une interaction antigène-anticorps).

En biochimie, l'électrophorèse sur gel est utilisée pour séparer les macromolécules biologiques (par exemple l'ADN) en fonction de leur taille et de leur charge électrique. Le gel est constitué d'une matrice de polymère baignant dans un tampon d'électrophorèse conducteur. Pour reprendre l'exemple de l'ADN, comme c'est une molécule chargée négativement, si on la met à un endroit sur le gel et qu'on fait passer un courant dans le gel, elle migre de la borne moins vers la borne plus. Au cours de cette migration, les brins d'ADN de petite taille migrent plus vite que les brins plus gros ; le gel agit comme un tamis pour séparer les brins d'ADN en fonction de leur taille. Ainsi, au bout d'un certain temps de migration, les petites molécules d'ADN ont parcouru une plus grande distance que les molécules d'ADN plus grandes, qui se trouvent plus près de la position d'origine.

Deux principaux polymères sont utilisés : l'agarose et le polyacrylamide. On peut faire varier la concentration de polymère par rapport à celle du tampon, ainsi que 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[1].

• Électrophorèse sur gel d'agarose : l'agarose est utilisé à des concentrations de 0,5 % à 2 % (masse/volume) et permet de séparer des molécules de très grande taille, principalement de l'ADN ou de l'ARN.

• Électrophorèse sur gel de polyacrylamide (ou PAGE pour Poly-Acrylamide Gel Electrophoresis) : le polyacrylamide est utilisé à des concentrations de 4 % à 20 % (masse/volume) et permet de séparer des molécules plus petites : protéines, peptides et des fragments d'acides nucléiques. On peut aussi faire varier sa réticulation (taux de ramification) lors de la polymérisation pour moduler les paramètres de séparation.

Pour les deux types de polymères, le gel peut se faire en conditions natives ou en conditions dénaturantes (électrophorèse sur gel en gradient dénaturant). 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.

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