Le rôle de l'électricité dans les processus biologiques est tout aussi important que son rôle dans la technologie, et elle est exploitée à des fins scientifiques de plusieurs manières subtiles et intéressantes. Une technique largement utilisée en biochimie est l'électrophorèse, l'utilisation d'un courant électrique pour manipuler des molécules de protéines pour une gamme de recherche biomédicale, de diagnostic et de fabrication fins.
Comment fonctionne le processus
Les molécules organiques ont souvent une charge positive ou négative, ce qui les amène à répondre à un courant électrique. Les molécules avec une charge positive migrent vers le pôle négatif du champ, et les molécules avec une charge négative migrent vers le pôle positif. Les molécules avec une charge plus élevée ont tendance à se déplacer plus rapidement et à voyager plus loin pendant que la charge est appliquée. Cependant, ils seront également ralentis par le frottement, qui à son tour est affecté à la fois par la taille et la forme de la molécule et par le milieu utilisé pour le test. En contrôlant le courant électrique et le frottement fourni par le milieu d'essai, les chercheurs peuvent créer des conditions qui séparent efficacement les biomolécules, afin qu'elles puissent être isolées et étudiées. Il permet également aux chercheurs d'identifier les différences entre les molécules en observant à quel point elles sont influencées par le courant. C'est un outil utile avec une gamme d'applications expérimentales et biomédicales, mais quelques-unes sont particulièrement remarquables.
Analyse ADN
L'une des principales utilisations de l'électrophorèse est l'identification et l'étude de l'ADN et des fragments d'ADN. L'ADN se distingue par la consistance de sa charge négative, ce qui signifie que le courant électrique applique une force à peu près égale à n'importe quelle partie de l'ADN. Sous cette pression, des fragments d'ADN plus gros et plus petits commencent à se séparer car ils sont affectés différemment par la friction du milieu de test. Le milieu, généralement un gel d'agarose ou un gel d'acrylamide, "gèle" les segments séparés en place lorsque le courant est coupé, ce qui permet de les examiner à haute résolution. Des agents de coloration tels que le bromure d'éthidium sont souvent ajoutés au gel pour faciliter la visualisation et l'interprétation des résultats.
Interactions protéines et anticorps
Une autre forme courante d'électrophorèse est l'immunoélectrophorèse, qui analyse la présence et le comportement de certaines protéines. De nombreuses conditions médicales, notamment la sclérose en plaques, les maladies rénales et certains cancers, entraînent la création de molécules de protéines anormales. Ceux-ci peuvent être détectés en effectuant une électrophorèse sur des échantillons d'urine ou de sang et en surveillant tout écart par rapport aux quantités et types normaux de protéines. L'immunoélectrophorèse peut également être utilisée pour détecter des protéines spécifiques appelées immunoglobulines, qui agissent comme des anticorps. Ceux-ci font partie du système immunitaire du corps et attaquent les protéines étrangères, telles que les virus ou les allergènes. L'analyse de ces anticorps peut aider à identifier de nouvelles thérapies pour traiter ces envahisseurs et fournit également un aperçu des conditions telles que les allergies et les troubles auto-immuns, qui peuvent résulter d'un dysfonctionnement anticorps.
Tester les antibiotiques
L'électrophorèse joue un certain nombre de rôles dans le test des antibiotiques. L'une des plus courantes consiste à tester la pureté d'un antibiotique. En appliquant une électrophorèse à une solution contenant l'antibiotique sous la forme d'une bande de papier imprégnée de l'antibiotique ou d'un capillaire - un tube très fin - rempli de la solution, les chercheurs peuvent différencier l'antibiotique lui-même et n'importe quel impuretés. Ils peuvent également déterminer la concentration de l'antibiotique, ce qui est crucial pour appliquer des dosages précis. La recherche sur les antibiotiques s'étend au domaine des tests génétiques, identifiant les gènes qui pourraient indiquer une résistance à des antibiotiques spécifiques.
Tester les vaccins
Comme pour les antibiotiques, l'électrophorèse est utile à la fois pour la création et la production de vaccins. Le but d'un vaccin est d'aider le corps à générer des anticorps contre un agent pathogène potentiellement dangereux, et l'électrophorèse est une méthode utile pour détecter ces anticorps. Les chercheurs peuvent utiliser cette technique pour comparer l'effet d'un vaccin ou de plusieurs versions d'un vaccin sur un grand nombre de sujets testés ou d'autres variables. Une fois qu'un vaccin est en production, l'électrophorèse fournit également un moyen rapide et efficace de tester la cohérence et la pureté des lots de production.