CENTRIFUGATION

Les ultracentrifugeuses

Les appareillages dont la vitesse de rotation maximale dépasse 15 000 tours par minute sont généralement appelés ultracentrifugeuses. Pour obtenir des résultats fiables, la vitesse de rotation et la température de la cellule doivent être maintenues rigoureusement constantes durant les expériences. À cet effet, les rotors tournent dans une enceinte où l'on entretient un vide poussé, la température étant régulée à l'aide de thermistances placées dans le rotor. Les centrifugeuses peuvent atteindre des vitesses de rotation voisines de 100 000 tours par minute.

En laboratoire, la centrifugation est utilisée à des fins analytiques ou pour des préparations. L'ultracentrifugation analytique, longtemps employée par les biologistes, est presque abandonnée actuellement par ceux-ci en raison de son coût. Seuls quelques laboratoires de biologie et les laboratoires spécialisés dans la chimie colloïdale l'utilisent. Les dispersions sont contenues dans des cellules ayant la forme d'un prisme dont la base est un secteur circulaire et dont les parois sont transparentes. Ce dispositif permet la traversée d'un faisceau lumineux qui offre la possibilité de suivre la migration des particules au cours de l'expérience.

Deux appareillages optiques sont utilisés : l' optique schlieren et l'optique à absorption.

Par l'intermédiaire de l'optique schlieren, on enregistre, sur une plaque photographique, la dérivée de l'indice de réfraction de la dispersion contenue dans la cellule dn/dr, en fonction de la distance à l'axe de rotation r, ce qui revient à mesurer dC/dr, dérivée de la concentration en fonction de r. Le front de sédimentation se traduit alors par un pic dont la vitesse de déplacement permet de mesurer le coefficient de sédimentation. Si la dispersion contient plusieurs types de particules différentes, celles-ci peuvent être mises en évidence par plusieurs pics sur le cliché. On a donc un excellent moyen de tester l'homogénéité moléculaire d'une dispersion.

L'optique à absorption permet d'enregistrer, sur un spectrophotomètre rapide, l'absorption de la dispersion dans la cellule, en fonction de la distance de l'axe de rotation. Cette courbe est assimilable à celle qui donne le profil de concentration dans la cellule : c'est l'intégrale de la courbe obtenue avec l'optique schlieren. Le front de sédimentation apparaît comme une variation brusque de concentration.

Au moyen de l'ultracentrifugation analytique, on caractérise les espèces dispersées et, avec l'ultracentrifugation préparative, on les isole. Les rotors ont des capacités qui peuvent atteindre 2 litres, répartis en un nombre plus ou moins grand de tubes. Par contre, ceux qui peuvent supporter de très grands champs de pesanteur ont de plus faibles capacités. Plusieurs types sont utilisés : des rotors à godets mobiles où le tube s'oriente en cours de rotation pour que l'axe reste colinéaire avec le champ ; des rotors à angle fixe ; des rotors zonaux qui permettent des fractionnements en continu. Le temps de centrifugation, nécessaire pour déposer au fond du tube sous forme d'un culot des particules de masse donnée et caractérisées par leur coefficient de sédimentation, peut se déterminer à partir de la relation (3). Les centrifugations en gradient de densité préparative permettent de recueillir de fines couches ne contenant qu'une espèce de particules.

L'ultracentrifugation préparative est très utilisée dans le domaine de la biologie : purification de virus, séparation de protéines, analyses médicales. Elle est aussi employée dans tous les laboratoires ou industries où un fractionnement non destructif, fondé sur la différence de masse ou de densité de particules, est nécessaire.