L’électrophorèse est une technique fondamentale en biologie moléculaire et biochimie, permettant de séparer des molécules chargées (ADN, ARN, protéines) sous l’effet d’un champ électrique. Selon leur taille, leur charge et leur conformation, les molécules migrent à des vitesses différentes à travers un gel ou un support. Parmi les principales méthodes, on distingue l’électrophorèse sur gel d’agarose, l’électrophorèse sur gel de polyacrylamide (PAGE) et l’électrophorèse bidimensionnelle (2D).
I. L’électrophorèse sur gel d’agarose
1. Principe
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Utilise un gel d’agarose, un polymère dérivé d’algues.
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Séparation basée principalement sur la taille des molécules.
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Les fragments d’ADN/ARN migrent vers l’anode car ils sont chargés négativement (groupes phosphate).
2. Applications
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Analyse de la taille des fragments d’ADN ou ARN.
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Vérification de l’amplification par PCR.
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Contrôle de l’intégrité des acides nucléiques.
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Séparation préparative avant clonage ou séquençage.
3. Avantages et limites
✅ Simple, rapide, peu coûteux.
❌ Résolution limitée pour les petites molécules (<100 pb).
II. L’électrophorèse sur gel de polyacrylamide (PAGE)
1. Principe
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Utilise un gel de polyacrylamide, qui offre une maille beaucoup plus fine que l’agarose.
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Permet de séparer des molécules de petite taille avec une haute résolution.
2. Types de PAGE
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SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate PAGE) : dénature les protéines et les sépare uniquement selon leur masse moléculaire.
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Native PAGE : conserve la structure et l’activité des protéines, séparation selon taille, charge et conformation.
3. Applications
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Analyse fine des protéines et sous-unités.
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Détermination de la pureté d’un échantillon.
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Étude des complexes protéiques natifs.
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Séparation des fragments d’ADN ou d’ARN courts (ex. oligonucléotides).
4. Avantages et limites
✅ Haute résolution pour protéines et petits acides nucléiques.
❌ Préparation plus complexe, agents toxiques (acrylamide).
III. L’électrophorèse bidimensionnelle (2D)
1. Principe
L’électrophorèse 2D combine deux méthodes successives :
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Isofocalisation (IEF) : séparation des protéines selon leur point isoélectrique (pI).
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SDS-PAGE : séparation des mêmes protéines selon leur masse moléculaire.
2. Applications
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Analyse globale du protéome (étude de tous les profils protéiques d’une cellule ou d’un tissu).
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Identification des isoformes d’une protéine.
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Détection des modifications post-traductionnelles.
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Étude comparative entre échantillons (ex. cellules saines vs cancéreuses).
3. Avantages et limites
✅ Très puissant pour l’analyse protéomique complexe.
❌ Technique longue, exigeante, nécessitant un équipement spécialisé.
IV. Comparaison des principales méthodes
| Méthode | Molécules ciblées | Principe de séparation | Applications |
|---|---|---|---|
| Agarose | ADN, ARN | Taille des fragments | PCR, clonage, séquençage |
| PAGE | Protéines, petits acides nucléiques | Masse moléculaire (SDS) ou charge/forme (native) | Analyse protéique, pureté, oligonucléotides |
| 2D | Protéines | Point isoélectrique (pI) + masse moléculaire | Protéomique, isoformes, biomarqueurs |
Conclusion
Les méthodes d’électrophorèse constituent des outils incontournables pour la biologie moléculaire et la biochimie. Si l’agarose reste la technique de référence pour les acides nucléiques, la PAGE s’impose pour les protéines et fragments courts, tandis que l’électrophorèse 2D représente une approche avancée pour l’étude globale des protéomes. Ensemble, elles permettent aux chercheurs d’explorer avec précision la structure et la diversité des biomolécules.
FAQ
1. Pourquoi utilise-t-on le SDS dans la SDS-PAGE ?
→ Le SDS dénature les protéines et leur confère une charge négative proportionnelle à leur taille, permettant une séparation uniquement basée sur la masse moléculaire.
2. Quelle est la différence entre PAGE native et dénaturante ?
→ La PAGE native conserve la structure et les interactions des protéines, tandis que la SDS-PAGE les dénature pour analyser uniquement leur masse.
3. Peut-on utiliser l’agarose pour les protéines ?
→ Non, car sa résolution est trop faible ; la PAGE est préférée.
4. Quelle méthode est la plus adaptée pour comparer l’expression protéique entre deux types de cellules ?
→ L’électrophorèse bidimensionnelle (2D).