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[[Fichier:Electrophoresis equipment.jpg|right|thumb|250px|Technicienne utilisant l'électrophorèse pour séparer des protéines.]]
[[Fichier:Gel electrophoresis 2.jpg|vignette|250px|Fragments d'[[Acide désoxyribonucléique|ADN]] colorés au [[bromure d'éthidium]]]]
L’'''électrophorèse''' est {{Incise|avec la [[chromatographie]]}} la principale des techniques utilisées en [[biologie]] pour la [[procédé de séparation|séparation]] et la caractérisation d'espèces. Elle a quelques applications en [[chimie]], mais est principalement utilisée en [[biochimie]] ou [[biologie moléculaire]] pour la séparation des [[protéines]] ou des [[Acide nucléique|acides nucléiques]]. Dans un milieu donné, la séparation des espèces se fait en fonction de leur [[Propriétés physico-chimiques des protéines#Mobilité électrophorétique - électrophorèse - électrofocalisation|charge électrique]] et pour des charges identiques, en fonction de leur taille.
 
[[Fichier:Gel electrophoresis 2.jpg|vignette|Électrophorégramme d'ADN résultant d'une électrophorèse sur gel. Dans la première bande à gauche, un ADN avec des tailles de fragments connues est utilisé comme référence. Les autres bandes indiquent différentes tailles de fragments (les plus petites se déplacent le plus rapidement). Les intensités différentes indiquent des concentrations différentes (les plus brillantes indiquent le plus de fragments). L'ADN a été rendu visible à l'aide de [[bromure d'éthidium]] et de lumière ultraviolette.]]
L'électrophorèse permet donc de différencier des espèces chargées, et notamment des protéines, après leur déplacement dans un champ électrique.
 
L’'''électrophorèse''' est le mouvement de [[Particules en suspension|particules]] [[Charge électrique|électriquement chargées]] en [[colloïde]] ou de [[molécule]]s [[Zwitterion|chargées]] [[Solvatation|dissoutes]], relativement à un fluide et sous l'influence d'un [[Champ électrique]] spatialement uniforme. L'électrophorèse permet de différencier des espèces chargées, notamment des [[protéine]]s, après leur déplacement dans un champ électrique.
== Description ==
La [[technique]] de l'électrophorèse est fondée sur le déplacement d'[[ion]]s (espèces chargées positivement ou négativement) sous l'effet d'un [[champ électrique]]. Du fait de leurs caractéristiques propres et en fonction des conditions de l'électrophorèse ces ions auront des vitesses de migration différentes, ils vont donc se séparer les uns des autres.
 
L’'''électrophorèse'''L’électrophorèse est {{Incise|avec la [[chromatographie]]}} la principale des techniques utilisées en [[biologie]] pour la [[procédéProcédé de séparation|séparation]] et la caractérisation d'espèces. Elle a quelques applications en [[chimie]], mais est principalement utilisée en [[biochimie]] ou [[biologie moléculaire]] pour la séparation des [[protéines]] ou des [[Acide nucléique|acides nucléiques]]. Dans un milieu donné, la séparation des espèces se fait en fonction de leur [[Propriétés physico-chimiques des protéines#Mobilité électrophorétique - électrophorèse - électrofocalisation|leur charge électrique]] et pour des charges identiques, en fonction de leur taille.
Les [[cation]]s (+) migrent vers la cathode (-) et les [[anion]]s (-) se déplacent vers l'anode (+).
 
== Description ==
La [[technique]] de l'électrophorèse est fondée sur le déplacement d'[[ion]]s (espèces [[Charge électrique|chargées]] positivement ou négativement) sous l'effet d'un [[champ électrique]]. Du fait de leurs caractéristiques propres et en fonction des conditions de l'électrophorèse, ces ions auront des vitesses de migration différentes, ils vont donc se [[Procédé de séparation|séparer]] les uns des autres.
 
Les [[cation]]s (+) migrent vers la cathodel'[[anode]] (-) et les [[anion]]s (-) se déplacent vers l'anodela [[cathode]] (+).
 
Sur les [[Acide nucléique|acides nucléiques]], les charges sont portées par les groupements [[phosphate]] du squelette.
 
Sur les [[protéine]]s, la situation est plus complexe et il existe différents types de groupements ionisables :
* Ceuxceux pouvant acquérir une charge négative :
** Lesles fonctions [[acide carboxylique]] (-COOH) de l'[[acide glutamique]], de l'[[acide aspartique]] et de l'extrémité C-terminale de la [[Polypeptide|chaîne polypeptidique ;]],
** Lala fonction [[thiol]] (-SH) de la [[cystéine]] ;,
** Lesles fonctions [[alcool (chimie)|alcool]] (-OH) de la [[sérine]], de la [[thréonine]] et de la [[tyrosine]]. ;
* Ceuxceux pouvant acquérir une charge positive :
** Lala fonction [[Guanidine|guanido]] de l'[[arginine]] ;,
** Lala fonction [[imidazole]] de l'[[histidine]] ;,
** Lala fonction [[Amine (chimie)|amine]] (-NH<sub>2</sub>) de la [[lysine]] et de l'extrémité N-terminale de la chaîne polypeptidique.
La charge nette d'une protéine dépend donc en général de sa composition en [[Acide aminé|acides aminés]] et du [[Potentiel hydrogène|pH]].
 
=== Électrophorèse en veine liquide ===
Le champ électrique est fourni par un générateur de [[courant continu]]. Le support de ce champ est constitué par une [[solution tampon]] de [[potentiel hydrogène|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 [[Arne Tiselius|Tiselius]] en [[1937]]).
 
=== Électrophorèse de zones ===
Les principales applications utilisent un support [[wikt:poreux|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 [[Solution tampon|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 ([[: électrophorèse sur papier]], électrophorèse sur [[Cellulose#Principaux dérivés|estersacétate de cellulose]], [[Gelélectrophorèse sur gel]] (matériau)[[amidon]], [[Agar-agar|gelagar]], [[agarose]], [[polyacrylamide]]{{, etc.}}) :.
* électrophorèse sur papier ;
* électrophorèse sur [[acétate de cellulose]] ;
* [[électrophorèse sur gel]] ([[amidon]], [[Agar-agar|agar]], [[agarose]], [[polyacrylamide]], etc.).
 
Il en existe de nombreux types, dont : [[focalisation isoélectrique]] (électrophorèse dans un gradient de pH) ; [[électrophorèse bidimensionnelle]] ; électrophorèse en champ pulsé ; [[immuno-électrophorèse]] (pour détecter une interaction [[antigène]]-[[anticorps]]).
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]]).
 
==== Électrophorèse sur gel ====
{{Article détaillé|Électrophorèse sur gel}}
En [[biochimie]], l'électrophorèse sur gel est utilisée pour séparer les [[macromolécule]]s biologiques (par exemple l'[[Acide désoxyribonucléique|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 [[Petite molécule|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.
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 [[Réticulation|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<ref> Neil Campbell et Jane Reece, 2007, Biologie, 430 .</ref>. Dans l'[[électrophorèse sur gel d'agarose]], l'agarose est utilisé à des concentrations de 0,5 % à 2 % (masse ou volume) et permet de séparer des molécules de très grande taille, principalement de l'ADN ou de l'[[Acide ribonucléique|ARN]]. Dans l'[[électrophorèse sur gel de polyacrylamide]] (ou PAGE pour {{lang|en|''Poly-Acrylamide Gel Electrophoresis''}}), le polyacrylamide est utilisé à des concentrations de 4 % à 20 % (masse ou volume) et permet de séparer des molécules plus petites : protéines, [[peptide]]s 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.
 
* [[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 {{lang|en|''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, [[peptide]]s 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 [[Dénaturation|dénaturantes]] ([[électrophorèse sur gel en gradient dénaturant]]). Dans ce second cas, on ajoute un agent dénaturant dans le tampon : un [[détergent]], le [[Laurylsulfate de sodium|SDS]] pour la séparation des protéines (on parle alors de [[Sodium dodécyl sulfate poly acrylamide gel elecrophoresis|SDS-PAGE]]), un [[agent chaotropique]], l'[[urée]], pour les acides nucléiques.
 
== Utilisations médicales ==
L'électrophorèse permet de séparer et d'identifier les protéines présentes dans les liquides organiques, notamment dans le [[sang]] (plasma/sérum). Dans une électrophorèse du [[plasma sanguin]] normale, l'[[albumine]] migre rapidement et sa concentration est élevée, à l'inverse des [[gammaglobuline]]s. L'électrophorèse peut également permettre l'étude des [[protéines]] dans l'[[urine]], les [[larmes]] ou le [[liquide cérébrospinal]] (liquide céphalo-rachidien).
Notamment dans le [[sang]] (plasma/sérum).
Dans une électrophorèse du plasma sanguin normale, l'[[albumine]] migre rapidement et sa concentration est élevée, à l'inverse des [[gammaglobuline]]s.
L'électrophorèse peut également permettre l'étude des [[protéines]] dans l'[[urine]], les [[larmes]] ou le [[liquide cérébrospinal]] (liquide céphalo-rachidien).
 
En cas de suspicion de [[pic monoclonal]], une [[immuno-électrophorèse]] ou une [[immunofixation]] peuvent être réalisées.
 
== Utilisations non médicales ==
Certains sociétés et [[DNA Solutions|laboratoires d'analyses génétiques]] utilisent la technique de l'électrophorèse sur l'[[Acide désoxyribonucléique|ADN]] pour obtenir des images décoratives qui représentent le profil génétique, ou bien imitent l'image générée par l'électrophorèse pour créer lesdites images<ref>Voir [[DNA Solutions#Portrait ADN (DNA Art)]].</ref>.
 
== Notes et références ==
{{Références}}
{{Références}}<ref>{{Lien web|titre=DNA Art: Visualisez votre ADN en couleur|url=http://dnaeffect.com/fr/|site=dnaeffect.com|consulté le=2020-02-17}}</ref>
 
== Articles connexesAnnexes ==
=== Articles connexes ===
* [[Cuve d'électrophorèse]]
* [[Protéomique]]
Ligne 80 ⟶ 66 :
* [[Diélectrophorèse]]
* [[Électrorotation]]
 
=== Lien externe ===
 
{{Palette|Électrophorèse|Séparation et purification des protéines}}
{{Portail|Biochimie|Biologie cellulaire et moléculaire|chimie}}
 
{{DEFAULTSORT:Electrophorese}}
[[Catégorie:Électrophorèse|*]]
[[Catégorie:Protéomique|Electrophorèse]]
[[Catégorie:Chimie clinique]]