ÉLECTROPHORÈSE

En solution ou en suspension dans l'eau, une solution aqueuse ou certains autres liquides, des macromolécules, des particules, des grains d'émulsion, des bactéries même tendent en général à se déplacer sous l'effet d'un champ électrique : c'est l'électrophorèse, découverte en 1892 par S. E.  Linder et H.  Picton.

L'importance du phénomène d'électrophorèse, outre son intérêt théorique propre, réside dans l'utilisation qu'on en fait, très largement, à des fins analytiques ou préparatives. On doit à cette méthode la découverte et l'identification de nombreux constituants des tissus animaux et végétaux. La principale application pratique est l'étude des sérums pathologiques.

Principe de l'électrophorèse

L'électrophorèse suppose tout d'abord que la macromolécule ou la particule en cause possède une charge électrique. Dans le cas des macromolécules ionisables, l'origine de la charge électrique est évidente, mais, d'une façon plus générale, la surface d'un solide acquiert le plus souvent une charge électrique au contact de certains liquides qui favorisent l'ionisation. Ainsi, la surface de la silice ou du verre, au contact de l'eau, se charge négativement, en perdant des ions H⁺ s'il s'agit de silice, des ions Na⁺ s'il s'agit de verre. Même des corps qui ne sont pas capables de perdre des ions peuvent néanmoins acquérir au contact de ces liquides une charge superficielle, qu'on attribue à l'adsorption préférentielle d'ions d'une nature donnée ou d'un signe donné présents dans le liquide.

On suppose donc que la particule possède une charge électrique localisée à sa zone superficielle. Le principe d'électroneutralité impose la présence, autour de la particule, d'une couche d'ions de signe opposé dont la charge électrique compense exactement celle de la particule. Il faudrait en effet fournir un travail considérable pour accumuler dans un volume donné ou sur une surface donnée des charges électriques de même signe, non compensées par des charges de signe opposé très voisines ; la charge électrique totale d'un petit élément de surface électriquement chargé et d'une fine tranche de solution contiguë, contenant un excès d'ions de signe opposé, doit être pratiquement nulle.

Les théories classiques de l'électrophorèse reposent sur la structure de la couche double électrique et dérivent des théories de l' électro-osmose. L'électro-osmose est le déplacement d'un liquide le long d'une paroi solide, sous l'effet d'un champ électrique parallèle à celle-ci.

Suivant l'ancienne conception présentée par H. L. F.  Helmholtz, les ions compensateurs s'aligneraient en une nappe parallèle à la paroi solide, à une petite distance bien définie de celle-ci. Cette représentation s'est révélée insuffisante : l'agitation thermique des ions compensateurs entre en compétition avec leur attraction électrostatique par la surface chargée et leur interdit une distribution en nappe parallèle à cette surface. D'après L. G.  Gouy, les ions compensateurs se distribueraient en couche diffuse, de faible épaisseur, avec une répartition de type « atmosphérique » à partir de la surface solide. Selon Stern, une partie des ions compensateurs se fixeraient énergiquement à la paroi, le reste de ces ions constituant une couche diffuse de type Gouy.

Dans un champ électrique parallèle à la surface du solide supposé immobile, les ions compensateurs mobiles de la couche diffuse tendent à se déplacer en entraînant le liquide et provoquent l'électro-osmose.

L'hypothèse primitive de Helmholtz permet des calculs simples. Soit l la distance (très petite) entre la couche mobile d'ions compensateurs et la surface du solide,[...]