Article de référence | Réf : J2786 v1

Perspectives de développement
Électrophorèse préparative

Auteur(s) : Hélène ROUX de BALMANN, Victor SANCHEZ

Date de publication : 10 mars 1997

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INTRODUCTION

Le principe de l’électrophorèse, qui est la migration de substances chargées sous l’influence d’un champ électrique continu, a été décrit il y a un siècle par Kohlrausch. Il a fallu attendre jusqu’en 1937 pour que Tiselius montre l’utilité de la méthode à frontière mobile pour séparer les protéines du sérum sanguin. À l’heure actuelle, l’électrophorèse est devenue la méthode analytique la plus employée dans le domaine de la biologie en raison de ses performances et de sa relative simplicité de mise en œuvre. Elle a contribué, ainsi d’ailleurs que la chromatographie, à de grands progrès réalisés en biochimie et en biotechnologie, grâce à la détection et à l’analyse des différents constituants d’un milieu biologique complexe. Là où Tiselius séparait 5 constituants, plus de 1 000 peuvent maintenant être identifiés par électrophorèse bidimensionnelle sur gel.

Ces progrès considérables ont été accomplis grâce à une avancée scientifique tant expérimentale que théorique, mais aussi grâce à une instrumentation de plus en plus sophistiquée.

Les théories sur la mobilité électrophorétique, la migration et la dissociation des électrolytes ont été étendues à tous les types d’électrophorèse (électrophorèse de zone, focalisation isoélectrique, isotachophorèse...). Elles ont permis de simuler le déplacement des produits. Les effets dispersifs, inhérents à tout procédé de séparation, ont été mieux perçus et pris en compte dans les équations de transport. Un effet important, l’électrohydrodynamique, a même été récemment découvert.

Au plan expérimental, des matériaux de plus en plus performants, utilisés pour constituer des gels ou pour revêtir les parois des chambres d’électrophorèse, ont permis de limiter l’adsorption et l’électro‐osmose, et d’améliorer leur durée de vie. De nouvelles méthodes ont été proposées pour caractériser les produits, les désorber et les recueillir. De nouveaux procédés ont été conçus et développés, comme l’électrophorèse capillaire qui connaît actuellement un essor important.

Très performante dans le domaine de l’analyse, l’électrophorèse a donc tout naturellement suscité un intérêt en tant que méthode préparative. Comment passer de l’analyse de quelques nanogrammes ou microgrammes à la production de quelques milligrammes, voire de grammes, tout en conservant la même finesse de séparation ? Pour apporter des réponses à cette question, des chercheurs ont essayé d’extrapoler et d’améliorer les procédés existant dans le domaine analytique ou de développer de nouvelles techniques plus spécialement adaptées aux domaines préparatifs.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j2786


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6. Perspectives de développement

À l’échelle préparative et, a fortiori, industrielle, la chromatographie a bien souvent largement pris le pas sur l’électrophorèse pour la purification des peptides et des petites protéines. La raison majeure tient à ce que la plupart des types de chromatographie sont extrapolables dans une large proportion. Ainsi les techniques utilisées à l’échelle analytique peuvent être employées à des fins préparatives en augmentant les dimensions de la colonne. Dans le cas de l’électrophorèse, au contraire, l’extrapolation simple des techniques analytiques ne permet pas de dépasser, tout en conservant une résolution élevée, l’échelle « micropréparative » (de quelques milligrammes en une dizaine d’heures) à cause de problèmes inhérents aux systèmes utilisés. Des procédés spécifiques, fonctionnant en régime continu ou discontinu, ont donc été conçus, dans lesquels l’électrophorèse est, dans la plupart des cas, réalisée au sein d’un liquide en écoulement. Différents appareils ont été mis au point, dont le fonctionnement est maintenant relativement bien maîtrisé sur le plan théorique et expérimental. Ils permettent d’obtenir des quantités de l’ordre de 1 g de produit très pur. Des quantités supérieures peuvent être obtenues, la pureté étant alors légèrement moindre.

Les principaux avantages de ces méthodes électrophorétiques tiennent au fait que la dénaturation des produits est réduite au minimum, que le rendement est très élevé et que certaines de ces méthodes peuvent être employées aussi bien dans le domaine de la purification de produits en solution que de particules ou colloïdes en suspension. Ainsi, bien que ces procédés soient relativement peu connus dans le domaine des bioséparations, ils ont très certainement une place à tenir dès lors qu’on ne les considère plus simplement comme des techniques concurrentes ou alternatives, mais comme des outils capables d’apporter des solutions à des problèmes difficiles à résoudre par des techniques plus classiques.

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