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Paramètres extrinsèque
Bande d’acétate de cellulose
Gel d’agarose
Les gels couramment utilisés sont le polyacrylamide et l’agarose. Ils ont des pores de dimensions particulaires dont on peut spécifier la taille.
Ces gels ont pour effet de ralentir la migration des grosses particules par rapport aux plus petites.
Les pores de très grandes tailles nécessaires pourséparer par électrophorèse sur gel de polyacrylamide ou PolyAcrylamide Gel Electrophoresis (PAGE), des composés de hauts poids moléculaires (>200 kD) nécessitent des gels dont la concentration en polyacrylamide est si faible (<2,5%) qu’ils sont trop mous pour être utilisés.
Cette difficulté est contournée en utilisant des gels d’agarose. Par exemple, un gel d’agarose à 0,8% est utilisé pour séparer des acides nucléiques dont le poids moléculaire peut atteindre 50000 kD.
Pour une meilleure séparation des particules, des amponst sont ajoutés dans les gels pendant la migration des particules. Il s’agit des tampons de migration et des tampons de chargement [20]. Les tampons de migration
La mobilité électrophorétique des particules est fectéeaf par la composition et la résistance ionique du tampon d’électrophorèse.
En effet, en l’absence d’ions, la conductance électrique est minimale et les particules migrent lentement, voire pas du tout. Les particules migrent ainsi avec une vitesse proportionnelle à la concentration ionique du tampon.
Pour un tampon à résistance ionique élevée, la conductance électrique est très efficace. Par contre si, le tampon a une résistance très élevée, la conductance électrique le sera aussi et une quantité importantede chaleur est générée. Dans le pire des cas, le gel se met à fondre et les particu les se dénaturent.
Les tampons de migration servent donc à maintenir le pH constant, assurer la solubilité desparticules qui migrent, et permettre une bonne séparation ou une bonne résolution.
Les tampons doivent aussi être le plus possible inertes vis-à-vis des particules, et immobiles (leur mobilité peut modifier la migrationdes particules chargées). Les tampons les plus utilisés sont :
Le tris-borate-EDTA (TBE) ou le tris-acétate-EDTA (TAE) pour les acides nucléiques;
Le tris-glycine ou le tris-tricine pour les protéines.
Ces tampons sont généralement préparés sous forme dsolutions et conservées à température ambiante[4,21].
Les tampons de chargement
Les échantillons à séparer sur les gels sont mélangés à un tampon de chargement composé généralement d’eau, de saccharose et d’une teinture comme du xylène cyanol, du bleu de bromophénol, duvert de bromocrésol, etc… La quantité maximale de particules pouvant être chargées dépend du nombre de fragments. La quantité minimale de particules pouvant être détectées par la photographie des gels teintés au bromure d’éthidium tourne autour des 2 ng sur une bande de 0,5 cm de largueur. Si une largeur de bande renferme plus de 500 ng de particules, le sillon sera surchargé, ce qui produira une traînée. Le tampon de chargement a un triple objectif :
Il augmente la densité de l’échantillon en faisanten sorte que les gouttes de particule tombent de façon harmonieuse dans les puits;
Il ajoute de la couleur à l’échantillon, simplifiant ainsi le processus de chargement;
Il attribue une teinture à l’échantillon qui, dans un champ électrique, évolue vers l’anode à une vitesse prévisible[22].
Les charges endogènes sont tellement peu nombreuses par rapport à celles apportées par le SDS, que toutes les protéines ont,à toute fin pratique, une densité de charge uniforme. Citons pour exemple l’ovalbumine, une protéine de 43kD, qui possède une charge nette de -10 à pH 7,0 et de -200 après dénaturation au SDS.
Dans certains cas, les protéines peuvent être dénaturées sans changer leur charge. Les dénaturants alors utilisés sont des agents chaotropiques non ioniques comme l’urée [21].
* Le N, N’-méthylène bis acrylamide, plus communémentappelé « bis » ou « bis acrylamide » : est l’agent réticulant le plus utilisé. Structuralement, il peut être décrit comme l’équivalent de 2 monomèresd’acrylamide liés par un groupement méthyle entre les deux atomes d’azote. Les liens chimiques du gel obtenu sont très stables et le gel est suffisamment solide pour être facilement manipulé.
* Le diacrylamide de pipérazine est un autre agent réticulant. Il permet d’obtenir des gels un peu plus solides et avec une résolution améliorée. Son principal avantage est de donner un bruit de fond moins grand que le bis dans une coloration à l’argent. Il est cependan t plus cher.
* Le BAC (N, N’- Bis Acrylyl Cystamine) possède des ponts disulfures qui peuvent être détruits par un réducteur comme le mercapto-2-éthanol par exemple.
* Le DATD (N, N’- DiAllyl TartraDiamide) possède des liaisons de type diol, donnant un gel solubilisable à l’acide périodique, ce qui est pratique pour les comptages de radioactivité. Il donne aussides mailles de gel plus grandes, ce qui est avantageux pour certaines protéines, mais désavantageux dans la plupart des cas à cause de la perte de résolution qui s’ensuit…
* Le DHEBA (N, N’- DiHydroxy Ethylene Bis Acrylamide) a des liaisons de type diol et amido-méthylol qui peuvent être détruites par l’acide périodique ou une base.
* D’autres agents de réticulation peuvent être utilisés si on veut des gels « resolubilisables » après séparation des protéines,de façon à pouvoir récupérer ces dernières pour analyse ou toute autreutilisation. Mais, ces produits donnent souvent des gels plus fragiles ou plus cassants. De plus, la quantité optimale pour séparer des protéines depoids moléculaire donné reste à être déterminée[21].
Les échantillons sont dissous généralement dans duglycérol ou du saccharose contenant divers produits facilitant les procédures. Ces tampons sont destinés à augmenter la densité de l`échantillon. Plus l’échantillon est dense, plus il est stable au niveau de l’électrode. Pour faciliter la visualisation de la migration, un traceur de migration comme le bleu de bromophénol est couramment ajouté dans l’échantillon. Ce produit coloré, migre justederrière le front d’ions, ce qui permet de visualiser facilement la migration. L’électrophorèse est arrêtée quand le traceur a atteint le bas du gel.
De nos jours, les gels d’acrylamide sont essentiellement sous forme de gels plats où peuvent être creusés plusieurs puits permettantde séparer côte à côte plusieurs échantillons. Ceci est très utile pour comparer le contenu en protéines de plusieurs sources différentes. Ces gels plats se présentent sous forme de « sandwich » grâce à deux plaques de verre entre lesq uels on laisser un espace de 0,5 à 1,5 mm d’épaisseur dans lequel on introduit la solution liquide d’acrylamide.
Par ailleurs, les gels cylindriques ou en carotte sont très peu utilisés de nos jours, sauf pour les séparations bidimensionnelles où la polymérisation se fait dans des tubes de verre de moins de 5 mm de diamètre interne. Chaque échantillon est mis dans un tube individuel. Certains prétendent que les cylindres donnent une meilleure séparation et sont plus fiables[21].
Le colorant le plus couramment utilisé est le bleu de Coomassie. Ce produit, en milieu acide et en présence du méthanol, a une grande affinité pour les protéines. Sa petite taille lui permet de pénétrerapidement dans le gel pour atteindre les protéines. Sa solubilité dans l’acide permet de combiner la coloration des protéines et leur fixation. Après uncertain temps de contact, le gel peut être transféré dans une solution méthanolique acide pour enlever l’excès de colorant empêchant de voir les protéines. A lainf de cette décoloration, le gel est transparent avec les bandes de protéines colorées en bleu (figure14). Le bleu de Coomassie est assez sensible. Il existe deux variétés de bleu de Coomassie. Le R250 est utilisé pour colorer les grosses protéines et le G250 est plus indiqué pour les petites protéines et les polypeptides séparés dans des gels de fort pourcentage. En effet, le G250 est une suspension colloïdale. Ce colorant est assez sensible (limite de détection 0,5 µg) et convient à la plupart des électrophorèses.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR L’ELECTROPHORESE
I.Historique
II.Notion de potentiel électrocinétique
III.Définition, classification et principe de la migration électrophorétique
III.1.Définition et classification
III.2.Principe de la migration électrophorétique
III.2.1. Mobilité électrophorétique
III.2.1.1. Paramètres influençant la mobilité électrophorétique
III.2.1.1.1. Paramètres intrinsèques
III.2.1.1.2. Paramètres extrinsèques
IV.Montages et supports
IV.1.Montages
IV.1.1.Montage horizontal
IV.1.2. Montage vertical
IV.2.Principaux supports
IV.2.1. Papier
IV.2.2. Bande d’acétate de cellulose
IV.2.3. Gel de polyacrylamide
IV.2.4. Gel d’agarose
IV.2.5. Gel d’amidon
V.Révélation des particules séparées
V.1.Révélation des protéines
V.2.Révélation des lipides
V.3.Révélation des acides aminés
V.4.Révélation des acides nucléiques
ELECTROPHORETIQUES ET LEURS APPLICATIONS
A.Les électrophorèses classiques
I.Electrophorèse sur acétate de cellulose
I.1.Technique
I.1.1.Migration
I.1.2.Coloration
I.1.3.Transparisation
I.1.4.Analyse de l’électrophorégramme
I.2. Application
II. Electrophorèses sur gel
II.1. Electrophorèse sur gel de polyacrylamide
II.1.1.1.Préparation des échantillons par les détergents et les agents dénaturants
II.1.1.2. Préparation des gels par les agents de réticulation
II.1.1.3. Préparation et montage du gel
II.1.1.4. Contrôle de la porosité et pouvoir de séparation
II.1.1.5. Fixation et coloration des particules séparées
II.1.2.Application
II.2. Electrophorèse sur gel d’agarose
II.2.1. Technique
II.2.1.1. Concentration de l’agarose
II.2.1.2. ADN marqueur
II.2.1.3. Analyse des fragments d’ADN
II.2.2. Application
II.3. Isoélectrofocalisation (IEF)
II.3.1.Technique
II.3.2.Application
B. Les électrophorèses améliorées
I.1.Technique
I.1.1.Migration
I.1.2.Coloration
I.2. Applications
I.2.1.Utilisation en protéomique pour le diagnostic des pathologies cardiaques
I.2.2.Utilisation en protéomique pour la recherche des différents cancers
II. Electrophorèse capillaire
II.1. Techniques
II.1.1. Electrophorèse capillaire de zone
II.1.2. Electrophorèse capillaire sur gel
II.1.3. Chromatographie capillaire électrocinétique micellaire
II.1.4. Electrochromatographie capillaire
II.1.5. Focalisation isoélectrique capillaire
II.1.6. Isotachophorèse capillaire
II.1.7. Electrophorèse capillaire semi-automatisée sur gel d’agarose Hydrasys® de Sebia
II.1.8. L’électrophorèse capillaire automatisée
II.1.8.1. Le système Capillarys® de Sebia
II.1.8.2. Le système Minicap® de Sebia
II.1.9. Electrophorèse capillaire haute performance en silice ou électrophorèse capillaire budget (ECB)
II.2.Applications
II.2.1.Analyse des protéines sériques, caractérisation des composants monoclonaux et analyse de l’hémoglobine
II.2.2.Analyse des médicaments
II.2.3.Analyse des lipoprotéines en biochimie clinique
III. Electrophorèse en champ pulsé (PFGE)
III.2. Applications
III.2.1. Etude globale du génome en bactériologie
III.2.2. Détermination d’un profil épidémiologique en bactériologie
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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