FR2847343A1 - Apparatus to separate electrically charged populations of analytes, e.g. heavy DNA chromosome molecules, has a chute defined by solid walls with a magnetic field to hold them in separate positions - Google Patents

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Abstract

The apparatus to separate electrically charged populations of analytes, using electrophoresis, has a migration unit with at least one solid wall (Pr1,Pr2) to define a migration chute with a given height (h) for the sample solution to travel in a direction (Dm) through a magnetic field. The required populations are held at separate zones by a continuous or intermittent field.

Description

ii

TITRE: DISPOSITIF ET PROCEDE D'ELECTROPHORESE  TITLE: ELECTROPHORESIS DEVICE AND METHOD

La présente invention est, de manière générale, relative à un dispositif et à un  The present invention is, in general, relating to a device and a

procédé d'électrophorèse.electrophoresis method.

Plus particulièrement, les moyens de dispositif et de procédé d'électrophorèse conformes à l'invention permettent de séparer des populations d'analytes chargés compris en mélange dans une solution, et sont notamment adaptés à la séparation  More particularly, the electrophoresis device and method means according to the invention make it possible to separate charged analyte populations included as a mixture in a solution, and are particularly suitable for separation.

d'acides nucléiques tels que des ADN chromosomiques double-brin.  nucleic acids such as double-stranded chromosomal DNAs.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE:BACKGROUND TECHNOLOGY:

L'électrophorèse est une des techniques les plus utilisées en biologie moléculaire.  Electrophoresis is one of the most used techniques in molecular biology.

Elle a notamment été utilisée pour l'étude du génome humain (décryptage du génome humain). Il faut en effet pouvoir différencier les molécules d'ADN par  It has notably been used for the study of the human genome (decoding of the human genome). It is indeed necessary to be able to differentiate the DNA molecules by

leur taille, pour ensuite les étudier une à une.  their size, then study them one by one.

Les études consacrées à l'électrophorèse ont pour objectif d'augmenter ses performances: la rapidité et le pouvoir séparateur. L'intérêt de la rapidité est évident. Celui du pouvoir séparateur est une question d'efficacité et de fiabilité de la séparation. Un développement de systèmes de plus en plus simples et de plus en plus performants est en cours depuis maintenant plusieurs années. Le décryptage de génomes en est un des buts actuels. Les techniques proposés dans l'art antérieur souffrent toutefois de divers désavantages, et notamment d'une limitation en terme de pouvoir séparateur: elles ne permettent pas ou peu facilement de séparer des molécules d'ADN dont la taille est de l'ordre de quelques millions de paires de bases (1OMb), ce qui reste insuffisant et  The studies devoted to electrophoresis aim to increase its performances: the speed and the separating power. The interest of speed is obvious. That of separating power is a question of efficiency and reliability of separation. The development of increasingly simple and increasingly efficient systems has been going on for several years now. Decrypting genomes is one of the current goals. The techniques proposed in the prior art, however, suffer from various disadvantages, and in particular from a limitation in terms of separating power: they do not allow or can not easily separate DNA molecules whose size is of the order of a few millions of base pairs (1OMb), which remains insufficient and

insatisfaisant pour la séparation d'ADN chromosomiques de très grande taille.  unsatisfactory for the separation of very large chromosomal DNAs.

L'électrophorèse est étymologiquement une mise en mouvement de particules chargées par un champ électrique. Si dans un mélange de diverses particules, chacune d'elles avance dans le champ électrique avec une vitesse différente, l'électrophorèse devient un outil de séparation efficace. C'est Tiselius qui, dans les années 1930, utilisa le premier cette technique pour séparer des protéines en  Electrophoresis is etymologically a setting in motion of charged particles by an electric field. If in a mixture of various particles, each of them advances in the electric field with a different speed, the electrophoresis becomes an efficient separation tool. It was Tiselius who, in the 1930s, first used this technique to separate proteins into

mélange dans une solution.mixing in a solution.

Mais l'électrophorèse d'ADN dans le milieu très simple qu'est la solution n'est pas possible car dans ces conditions, la vitesse électrophorétique est indépendante  But the electrophoresis of DNA in the very simple medium that is the solution is not possible because under these conditions, the electrophoretic velocity is independent

de la masse, contrairement au coefficient de diffusion.  of mass, unlike the diffusion coefficient.

La plupart des techniques d'électrophorèse actuelles utilisent donc un gel, ou un équivalent tel qu'une solution de polymère neutre non réticulé, un gel mimé par une matrice de billes ou plus généralement des obstacles topologiques, pour  Most current electrophoresis techniques therefore use a gel, or an equivalent such as a solution of neutral non-crosslinked polymer, a gel mimicked by a matrix of beads or more generally topological obstacles, for

séparer les molécules et notamment les molécules d'acides nucléiques.  to separate the molecules and especially the nucleic acid molecules.

Les séparations sur gel (gels de polyacrylamide, gels d'agarose) utilisent le pouvoir de tamisage de gels dont la réticulation confère une distribution de tailles de pores autour d'une valeur moyenne a qui est ajustée au cas par cas en fonction des populations à séparer de manière à ce que cette taille moyenne a soit inférieure au rayon de giration en solution des molécules à séparer. Ces pores constituent de très fins couloirs virtuels qui communiquent entre eux de sorte que les molécules y sont confinées en reptation et que leur migration est entravée par les obstacles topologiques. Les techniques sur gel actuellement disponibles sont très longues, et, en champ continu, ne permettent pas de séparer des acides nucléiques dont la taille serait supérieure à 50kb: soit les champs utilisables sont trop faibles et les temps de migration sont prohibitifs, soit on augmente le champ et la mobilité électrophorétique redevient (comme en solution) indépendante de la masse; en outre, des effets secondaires d'échauffement du gel sont induits par effet Joule, ce qui conduit à une perte de résolution due à l'augmentation de la diffusion voire à la fusion du gel. Pour séparer de tels acides nucléiques sur gel, il est donc nécessaire de passer en champ pulsé, mais les temps nécessaires d'analyse restent très longs, et la mise en oeuvre délicate. En outre, les gels  The gel separations (polyacrylamide gels, agarose gels) use the sieving power of gels whose crosslinking confers a pore size distribution around a mean value which is adjusted case by case according to the populations to to separate so that this average size is less than the radius of gyration in solution of the molecules to be separated. These pores constitute very fine virtual corridors which communicate with each other so that the molecules are confined to them in creeping and their migration is impeded by topological obstacles. The gel techniques currently available are very long, and in a continuous field, can not separate nucleic acids whose size is greater than 50kb: either the usable fields are too low and the migration times are prohibitive, or it increases the field and the electrophoretic mobility becomes again (as in solution) independent of the mass; in addition, side effects of heating of the gel are induced by the Joule effect, which leads to a loss of resolution due to the increase of the diffusion or even the melting of the gel. To separate such nucleic acids on gel, it is therefore necessary to switch to a pulsed field, but the necessary analysis times remain very long, and the implementation delicate. In addition, the gels

présentent le désavantage d'être non ré-utilisables.  have the disadvantage of being non-reusable.

D'autres recherches ont alors abouti à proposer des techniques de séparation  Other research then led to the proposal of separation techniques

d'ADN sur solution de polymère non réticulé en électrophorèse capillaire.  of DNA on noncrosslinked polymer solution in capillary electrophoresis.

L'utilisation de capillaires permet de bien évacuer la chaleur créée par effet Joule, et donc de ne pas affecter la résolution par augmentation de la diffusion. On peut  The use of capillaries allows to evacuate the heat created by Joule effect, and thus not to affect the resolution by increasing the diffusion. We can

ainsi utiliser des champs plus élevés que sur gel, et gagner en rapidité d'analyse.  thus use fields higher than gel, and gain speed of analysis.

La matrice d'obstacles est constituée par une solutione de polymère neutre (les molécules sont enchevêtrées mais non réticulées). Un exemple de telles techniques est décrit dans l'article Barron, Sunada et Blanch (Electrophoresis 1996, 17:744-757, " The effects of polymer properties on DNA séparations by capillary electrophoresis in uncross-linked polymer solutions "). Une solution diluée de e polymère neutre est placée dans un capillaire non confinant (un  The obstacle matrix consists of a solution of neutral polymer (the molecules are entangled but not crosslinked). An example of such techniques is described in the article Barron, Sunada and Blanch (Electrophoresis 1996, 17: 744-757, "The effects of polymer properties on DNA separations by capillary electrophoresis in uncross-linked polymer solutions"). A dilute solution of the neutral polymer is placed in a non-confining capillary (a

capillaire de diamètre 51 microns est utilisé dans l'article Barron et al. précité).  Capillary diameter 51 microns is used in the article Barron et al. supra).

Pour des petites chaînes, l'efficacité est alors d'autant plus grande que la solution est concentrée, mais la rapidité est alors affectée. Pour les longues chaînes, la  For small chains, the efficiency is all the greater as the solution is concentrated, but the speed is then affected. For long chains, the

solution diluée s'impose.diluted solution is required.

Au final, ces techniques d'électrophorèse capillaire en solution de polymère non réticulé ne permettent pas de séparer des populations d'ADN dont la taille est supérieure à 50 kb (dans l'article Barron et al. précité, la taille maximale d'analyte  In the end, these capillary electrophoresis techniques in non-crosslinked polymer solution do not make it possible to separate DNA populations whose size is greater than 50 kb (in the Barron et al., Article, the maximum size of analyte

séparable est de 23 kb).separable is 23 kb).

On peut également mentionner d'autres techniques d'électrophorèse sans confinement, telles que celles qui consistent à greffer une molécule neutre aux chaînes d'ADN de manière à créer un parachute électrophorétique destiné à ralentir les petites molécules par rapport aux grosses, ainsi que les techniques qui utilisent l'adsorption des molécules à une interface (N. Pernodet, V. Samuilov, K. Shin, J. Sokolov, M. H. Rafailovich, D. Gersappe et B. Chu, Physical Review  Other non-confining electrophoresis techniques, such as grafting a neutral molecule to the DNA strings to create an electrophoretic parachute for slowing down small molecules in comparison to larger ones, can also be mentioned. techniques that utilize the adsorption of molecules at an interface (N. Pernodet, V. Samuilov, K. Shin, J. Sokolov, M. H. Rafailovich, D. Gersappe, and B. Chu, Physical Review

Letters 2000, 85(26): 5651-5654, "DNA Electrophoresis on a Flat Surface ") .  Letters 2000, 85 (26): 5651-5654, "DNA Electrophoresis on Flat Surface").

Ces techniques demandent néanmoins de sélectionner très soigneusement les molécules neutres ou le revêtement d'interface nécessaires (un revêtement d'attraction intermédiaire gs 2,25), et sont donc délicates et complexes à maîtriser  These techniques nevertheless require very careful selection of the neutral molecules or interface coating required (an intermediate attraction coating of 2.25), and are therefore delicate and complex to master.

et à mettre en oeuvre pour une grande variété de solutions d'analytes à séparer.  and to implement for a wide variety of analyte solutions to be separated.

Ces dernières années, d'autres techniques d'électrophorèse ont donc été développées. Ces techniques plus récentes mettent en oeuvre la micro30 lithographie. Au lieu d'une matrice tamisante de type gel ou polymère non réticulé, elles mettent en oeuvre des obstacles topologiques constitués de matériau solide compact, pour jouer sur les changements entropiques des molécules qu'ils induisent. Un exemple de telles techniques est décrit dans l'article Jongyoon Han et Harold G. Craighead (Anal. Chem 2002, 74: 394-401, " Characterization and optimization of an entropie trap for DNA separation "). Dans cet article, une cellule de migration comportant un couloir présentant une alternance de régions fines et larges est utilisée. Cette cellule fait ainsi passer de manière répétée les molécules directement d'une situation d'absence de confinement à une situation de fort confinement. Il est rapporté que cette cellule à obstacles topologiques permet la séparation de molécules d'ADN dans la gamme des 1-200 kb. Le couloir a une longueur de 1,5 cm de long et une largeur de 30 micromètres, et la  In recent years, other electrophoresis techniques have been developed. These more recent techniques use micro-lithography. Instead of a sieve matrix gel or non-crosslinked polymer, they implement topological obstacles made of compact solid material, to play on the entropic changes of the molecules they induce. An example of such techniques is described in the article Jongyoon Han and Harold G. Craighead (Anal Chem 2002, 74: 394-401, "Characterization and optimization of an entropy trap for DNA separation"). In this paper, a migration cell with a corridor with alternating thin and wide regions is used. This cell thus repeatedly passes the molecules directly from a situation of absence of confinement to a situation of strong confinement. It is reported that this topological obstacle cell allows the separation of DNA molecules in the 1-200 kb range. The corridor has a length of 1.5 cm long and a width of 30 micrometers, and the

durée nécessaire à la séparation est d'environ 30min.  time required for separation is about 30min.

Il est en outre indiqué que s'il l'on tentait d'extrapoler le fonctionnement du système décrit à la situation d'ADN de taille chromosomique, le système devrait présenter une taille de l'ordre de 5cm, nécessiterait une durée de migration de l'ordre de 3,5 heures, et parviendrait vraisemblablement à une purification de  It is further indicated that if an attempt is made to extrapolate the operation of the system described to the chromosomal size DNA situation, the system should have a size of the order of 5 cm, would require a migration time of the order of 3.5 hours, and would likely achieve a purification of

l'ADN plutôt qu'à une réelle séparation.  the DNA rather than a real separation.

Un autre exemple d'une telle technique est proposé dans l'article Masanori Ueda, Tetsuya Hayama, Yuzuru Takamura, Yasuhiro Horiike et Yoshinobu Baba (Electrophoresis 2002, 23: 2635-2641, " Investigation of the possibility of geometrical electrophoresis "). Le système décrit est un système complexe, qui combine un fort confinement des molécules (diamètre de capillaire très inférieur au rayon de Flory des molécules), la présence d'obstacles topologiques (mise en jeu de l'élasticité des molécules d'analytes), et un effet de tamisage sur polymère non réticulé (flux de polyvinylpirrolidone). Ainsi, dans l'article Ueda et al. précité, un capillaire périodiquement incurvé de diamètre 0,6 micromètre est  Another example of such a technique is provided in the article Masanori Ueda, Tetsuya Hayama, Yuzuru Takamura, Yasuhiro Horiike and Yoshinobu Baba (Electrophoresis 2002, 23: 2635-2641, "Investigation of the Possibility of Geometrical Electrophoresis"). The system described is a complex system, which combines a strong confinement of the molecules (capillary diameter much smaller than the Flory radius of the molecules), the presence of topological obstacles (bringing into play the elasticity of the analyte molecules), and a sieving effect on uncrosslinked polymer (polyvinylpyrrolidone stream). Thus, in the article Ueda et al. above mentioned, a periodically curved capillary of 0.6 micrometer diameter is

utilisé pour des molécules dont le diamètre indiqué est d'environ 4,5 micromètres.  used for molecules whose indicated diameter is about 4.5 micrometers.

Ce système n'a en outre pas été testé en présence d'un mélange d'analytes, mais seulement en présence d'une seule population (de 166 kb). Son pouvoir de  This system was also not tested in the presence of a mixture of analytes, but only in the presence of a single population (166 kb). His power of

séparation n'est donc pas établi.separation is not established.

Il subsiste donc un besoin pour des outils de séparation électrophorétique qui permettraient d'atteindre des performances de rapidité et de pouvoir de séparation satisfaisantes, pour des molécules de grande taille telles que des ADN de taille supérieure à 50kb, et des ADN double-brin en particulier, tout en étant simples à fabriquer, aisés à mettre en oeuvre, faciles à ré-utiliser pour différentes séparations.  There is therefore still a need for electrophoretic separation tools which would make it possible to achieve satisfactory performances of speed and separation power, for large molecules such as DNAs larger than 50 kb, and double-stranded DNAs. particularly, while being simple to manufacture, easy to implement, easy to re-use for different separations.

DESCRIPTION SYNTHETIQUE DE L'INVENTION:  SYNTHETIC DESCRIPTION OF THE INVENTION

Face à ce problème, les Demanderesses ont mis au point des moyens de dispositif et de procédé d'électrophorèse qui ne présentent pas les désavantages des techniques de l'art antérieur, et qui, pour ce faire, mettent en jeu une relation de confinement particulière qui, schématiquement, correspond à un confinement " intermédiaire " entre la situation d'absence de confinement qui est par exemple observée lorsque les molécules sont laissées libres en solution, et la situation de fort confinement qui est par exemple observée lorsque les molécules sont placées dans un couloir de migration dont une dimension est inférieure au plus petit des rayons moléculaires moyens des populations en mélange. Cette situation de confinement intermédiaire peut être paramétrée sous la forme: Rmni, < h < 6Rmax, c'est-à-dire 0,2 < Tc < 2, avec: h la plus petite dimension du couloir de migration, Rmin le plus petit des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes en mélange (rayon de la pelote gaussienne en solution), Rmax le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes en mélange (rayon de la pelote gaussienne en solution), et  Faced with this problem, the Applicants have developed electrophoresis device and method means which do not have the disadvantages of the techniques of the prior art, and which, to do this, involve a particular confinement relationship. which, schematically, corresponds to an "intermediate" confinement between the situation of absence of confinement which is for example observed when the molecules are left free in solution, and the situation of strong confinement which is for example observed when the molecules are placed in a migration corridor whose size is smaller than the smallest of the average molecular radii of populations in a mixture. This intermediate containment situation can be parameterized as: Rmni, <h <6Rmax, that is, 0.2 <Tc <2, with: h the smallest dimension of the migration corridor, Rmin the smallest average molecular radii of mixed analyte populations (Gaussian paddle radius in solution), Rmax the largest of the average molecular radii of mixed analyte populations (Gaussian paddle radius in solution), and

Tc le taux de confinement appliqué (Tc = 2R/h).  Tc the rate of confinement applied (Tc = 2R / h).

Deux grands modes de fonctionnement peuvent leur être appliqués: - un mode sans flux électro-osmotique (sans EOF), c'est-à-dire avec des parois à faces internes électriquement neutres: dans ce cas, la migration d'analytes chargés négativement se fait en direction du pôle positif, et celle d'analytes chargés positivement se fait en direction du pôle négatif, et - un mode avec flux électro-osmotique (avec EOF), c'est-àdire avec des parois à faces internes électriquement chargées, négativement ou positivement: si les faces internes des parois sont chargées négativement, l'EOF va du pôle positif vers le pôle négatif, et lorsqu'ils seront soumis à la fois au champ électrique et à l'EOF, les analytes chargés négativement seront entraînés vers le pôle négatif, si les faces internes des parois sont chargées positivement, l'EOF va du pôle négatif vers le pôle positif, et lorsqu'ils seront soumis à la fois au champ électrique et à  Two main modes of operation can be applied to them: - a mode without electro-osmotic flow (without EOF), that is to say with walls with electrically neutral internal faces: in this case, the migration of negatively charged analytes is in the direction of the positive pole, and that of positively charged analytes is in the direction of the negative pole, and - a mode with electro-osmotic flow (with EOF), ie with walls with electrically charged internal faces negatively or positively: if the internal faces of the walls are negatively charged, the EOF goes from the positive to the negative pole, and when they are subjected to both the electric field and the EOF, the negatively charged analytes will be driven to the negative pole, if the internal faces of the walls are positively charged, the EOF goes from the negative pole to the positive pole, and when they are subjected to both the electric field and the

l'EOF, les analytes chargés positivement seront entraînés vers le pôle positif.  the EOF, the positively charged analytes will be driven to the positive pole.

Les moyens d'électrophorèse conformes à l'invention ne nécessitent pas la présence d'obstacles topologiques. Ils peuvent en outre être munis de moyens de  The electrophoresis means according to the invention do not require the presence of topological obstacles. They may also be provided with means of

réglage de sorte qu'ils sont ré-utilisables pour différentes séparations.  adjustment so that they are re-usable for different separations.

Les moyens conformes à l'invention permettent de séparer tout type de populations d'analytes chargés, et de manière avantageuse, permettent de séparer des populations d'acides nucléiques de forts poids moléculaires compris en mélange dans une solution (tels que des acides nucléiques dans la gamme des 50 à  The means according to the invention make it possible to separate any type of charged analyte populations, and advantageously allow to separate populations of nucleic acids of high molecular weight included as a mixture in a solution (such as nucleic acids in the range of 50 to

250 kb, notamment).250 kb, in particular).

Les moyens d'électrophorèse conformes à la présente invention présentent en outre l'avantage de ne pas nécessairement requérir l'application d'un champ pulsé (des populations d'acides nucléiques dans la gamme des 50-250 kb peuvent être séparées en champ continu), d'être ré-utilisables, et de pouvoir être maintenus à une taille inférieure au centimètre, voire au millimètre (la longueur de migration efficace pour séparer des populations d'acides nucléiques dans la gamme des 50250kb est d'environ 1, 58 micromètre). Le dispositif selon l'invention peut donc  The electrophoresis means according to the present invention also have the advantage of not necessarily requiring the application of a pulsed field (nucleic acid populations in the range of 50-250 kb can be separated in a continuous field ), to be reusable, and to be able to be kept to a size of less than one centimeter, or even millimeter (the effective migration length to separate nucleic acid populations in the 50250kb range is approximately micrometer). The device according to the invention can therefore

être fabriqué sous la forme d'une puce, telle que micro- ou nano-puce.  be manufactured in the form of a chip, such as micro- or nano-chip.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES:

Dans la présente demande, il est fait référence aux figures suivantes: Les Figures lA, lB, 2A, 2B, 3A, 3B, 4, 5 présentent différentes représentations  In the present application, reference is made to the following figures: FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4, 5 show different representations

schématiques d'un couloir de volume V selon l'invention.  schematic of a corridor of volume V according to the invention.

Les Figures 6 et 7 présentent une représentation schématique d'une vue en coupe  Figures 6 and 7 show a schematic representation of a sectional view

longitudinale d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.  longitudinal view of an embodiment of a device according to the invention.

La Figure 8 présente un profil de vitesse de flux électro-osmotique dans un système à deux parois de verre chargées négativement, conformément à l'invention. Les Figures 9 et 10 présentent une représentation schématique d'une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention dont le couloir est défini par deux parois en verre  Figure 8 shows an electroosmotic flow velocity profile in a negatively charged two-wall glass system according to the invention. Figures 9 and 10 show a schematic representation of a sectional view of a device according to the invention, the corridor is defined by two glass walls

Pr, et Pr2 (Figure 9: vue en coupe longitudinale; Figure 10: vue de dessus).  Pr, and Pr2 (Figure 9: longitudinal sectional view, Figure 10: top view).

Les Figures 11, 12, 13 et 14 présentent des photographies d'un dispositif prototype conforme à l'invention. Les Figures 15 et 16 sont des graphes présentant la mobilité apparente en fonction de la hauteur inter-paroi (h, également appelée épaisseur e), pour une population  Figures 11, 12, 13 and 14 show photographs of a prototype device according to the invention. Figures 15 and 16 are graphs showing apparent mobility as a function of inter-wall height (h, also called thickness e), for a population

d'ADN T2 et pour une population d'ADN lambda (populations non mélangées).  of T2 DNA and for a population of lambda DNA (unmixed populations).

Les Figures 17 et 18 sont des graphes présentant les distributions de vitesse observées pour une solution comprenant deux populations d'analytes en mélange (ADN T2 et ADN lambda) à différentes hauteurs inter- parois h (hauteur h, également appelée épaisseur e): Figure 17 colonne de gauche: hauteur (ou épaisseur) de 1,2 micromètre; Figure 17 colonne de droite: hauteur de 2,3 micromètres; Figure 18 colonne de gauche: hauteur de 5 micromètres; Figure 18 colonne de droite: hauteur de 8 micromètres. Les graphes du haut présentent la distribution des vitesses des populations d'ADN T2 et d'ADN lambda en mélange; les graphes du milieu et du bas présentent la distribution de la vitesse de la population d'ADN T2 et celle de la population d'ADN lambda, respectivement,  FIGS. 17 and 18 are graphs showing the observed speed distributions for a solution comprising two populations of mixed analytes (T2 DNA and lambda DNA) at different inter-wall heights h (height h, also called thickness e): FIG. Left column: height (or thickness) of 1.2 microns; Figure 17 right column: height of 2.3 micrometers; Figure 18 left column: height of 5 micrometers; Figure 18 right column: height of 8 micrometers. The top graphs show the velocity distribution of the T2 DNA and mixed lambda DNA populations; the middle and bottom graphs show the velocity distribution of the T2 DNA population and that of the lambda DNA population, respectively,

telles qu'extraites du graphe " mélange " correspondant (graphe du haut).  as extracted from the corresponding "mixing" graph (top graph).

Les Figures 19A, 19B et 19C sont une représentation schématique de l'inversion des vitesses due à l'électro-osmose (la somme algébrique de la vitesse due au champ électrique appliqué et de la vitesse due au flux électro-osmotique EOF est telle que les molécules chargées négativement, telles que les acides nucléiques,  Figures 19A, 19B and 19C are a schematic representation of the inversion of velocities due to electroosmosis (the algebraic sum of the applied electric field velocity and the electro-osmotic flow velocity EOF is such that negatively charged molecules, such as nucleic acids,

migrent vers le pôle négatif).migrate to the negative pole).

La Figure 20 donne une représentation schématique de la mobilité pt des ADN T2  Figure 20 gives a schematic representation of the mobility pt of T2 DNAs

et lambda en fonction de la hauteur inter-parois h entre les plaques de verre.  and lambda depending on the inter-wall height h between the glass plates.

La Figure 21 donne une représentation schématique de la mobilité électrophorétique (sans EOF) plej en valeur absolue des ADN T2 et lambda en  Figure 21 gives a schematic representation of the electrophoretic mobility (without EOF) plej in absolute value of the T2 and lambda DNAs in

fonction de la hauteur inter-parois h entre les plaques de verre.  function of the inter-wall height h between the glass plates.

La Figure 22 présente l'évolution théorique de la mobilité vraie 1I (en unité arbitraire) en fonction de la hauteur inter-parois h (trait continu = mobilité de la  Figure 22 presents the theoretical evolution of the true mobility 1I (in arbitrary unit) as a function of the inter-wall height h (continuous line = mobility of the

population d'ADN lambda; trait pointillé = mobilité de la population d'ADN T2).  lambda DNA population; dotted line = mobility of the T2 DNA population).

Les Figures 23 et 24 montrent une représentation schématique d'un dispositif conforme à l'invention présenté en coupe longitudinale (Figure 23: couloir de  Figures 23 and 24 show a schematic representation of a device according to the invention presented in longitudinal section (Figure 23: corridor of

volume V de type biseau; Figure 24 couloir de volume V en demi-biseau).  volume V bevel type; Figure 24 corridor of volume V in half-bevel).

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION:  DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La présente invention est ainsi relative à un dispositif et un procédé qui sont spécialement adaptés à, et permettent la séparation électrophorétique de n population(s) PA1 d'analytes chargés électriquement, à partir d'une solution les comprenant en mélange, avec i allant de 1 à n, et avec n supérieur ou égal à 1, et avantageusement avec n supérieur ou égal à 2. Chaque population d'analytes PA1 est caractérisée par un rayon moléculaire moyen Ri qui, dans ladite solution, est  The present invention thus relates to a device and a method which are specially adapted to, and allow the electrophoretic separation of n population (s) PA1 electrically charged analytes, from a solution comprising them in mixture, with i ranging from 1 to n, and with n greater than or equal to 1, and advantageously with n greater than or equal to 2. Each population of analytes PA1 is characterized by a mean molecular radius R 1 which, in said solution, is

différent de celui de la ou des autres populations PA1 d'analytes chargés.  different from that of the other PA1 population (s) of analytes loaded.

Le dispositif selon l'invention comprend une unité de migration qui comprend au moins une paroi solide compacte définissant un couloir de migration dans lequel il y a un espace de volume V, dans lequel est susceptible de régner un champ électrique. Ce couloir est destiné à recevoir ladite solution de populations PAi d'analytes à séparer, et à y permettre la migration de ces populations PA, suivant une direction de migration Dm contenue dans ledit volume V dudit couloir sur une  The device according to the invention comprises a migration unit which comprises at least one compact solid wall defining a migration corridor in which there is a volume space V, in which an electric field is likely to reign. This corridor is intended to receive said solution of PAi populations of analytes to be separated, and to allow the migration of these PA populations, in a migration direction Dm contained in said volume V of said corridor on a

longueur de migration disponible Lndlisponible.  migration length available Lndavailable.

Ce couloir présente un volume V qui, tout au long de ladite longueur de migration disponible Lmdiponible, ou sur une partie efficace de celle-ci, est adapté pour maintenir chacune des populations d'analytes PAi destinées à être reçues dans ce couloir à un taux de confinement Tcj qui est supérieur ou égal à 0,2 et inférieur ou  This corridor has a volume V which, along said available migration length Lmdiponible, or on an effective part thereof, is adapted to maintain each of PAi analyte populations intended to be received in this corridor at a rate of containment Tcj which is greater than or equal to 0.2 and lower or

égal à 2, préférentiellement supérieur ou égal à 0,2 et inférieur ou égal à 1,7.  equal to 2, preferably greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 1.7.

Le taux de confinement TCj d'une population PA1 à un point p de ladite longueur de migration disponible LmdJisponible étant défini par le rapport suivant: Tci = [2 x (le rayon moléculaire moyen Ri de la population PA1)] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la  The confinement rate TCj of a PA1 population at a point p of the available migration length LmJavailable being defined by the following ratio: Tci = [2 x (the average molecular radius Ri of the PA1 population)] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the

direction Dm de migration audit point p].  direction Dm of migration to point p].

Le taux de confinement requis conformément à la présente invention représente un confinement " intermédiaire " entre la situation d'absence de confinement qui est par exemple observée lorsque les molécules sont laissées libres en solution, et la situation de fort confinement qui est par exemple observée lorsque les molécules sont placées dans un couloir de migration dont une dimension est inférieure au plus petit des rayons moléculaires moyens des populations en mélange. Cette situation de confinement intermédiaire peut être paramétrée sous la forme: Rmin, h 6Rnax,, c'est-à-dire 0,2 <,te < 2, avec: h la plus petite dimension du couloir de migration, Rmin, le plus petit des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes en mélange (rayon de la pelote gaussienne en solution), Rmax le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes en mélange (rayon de la pelote gaussienne en solution), et  The degree of confinement required in accordance with the present invention represents an "intermediate" confinement between the situation of absence of confinement which is for example observed when the molecules are left free in solution, and the situation of strong confinement which is for example observed when the molecules are placed in a migration corridor whose size is smaller than the smallest of the average molecular radii of the populations in mixture. This intermediate containment situation can be parameterized as: Rmin, h 6Rnax ,, that is, 0.2 <, te <2, with: h the smallest dimension of the migration corridor, Rmin, the most small of the average molecular radii of mixed analyte populations (Gaussian paddle radius in solution), Rmax the largest of the average molecular radii of mixed analyte populations (Gaussian paddle radius in solution), and

tce le taux de confinement appliqué (Tc = 2R/h).  the rate of confinement applied (Tc = 2R / h).

Les populations PA1 d'analytes doivent être maintenues en confinement " intermédiaire " conforme à l'invention sur une distance suffisamment longue pour que la séparation recherchée se produise effectivement (vitesses moyennes de migration significativemnent différentes, en tenant compte de l'écart-type au sein de chaque population); cette longueur nécessaire est la longueur efficace de migration Lmefficace. Le couloir de la cellule peut donc offrir le confinement voulu sur toute la longueur de migration qu'il offre (longueur de migration disponible LMdisponible). On peut néanmoins choisir une cellule qui offre une longueur de migration disponible Lmndisponible légèrement excédentaire par rapport à la longueur de migration qui aurait été théoriquement suffisante (longueur efficace de migration Lmefricace). Dans ce cas, le couloir présente le confinement " intermédiaire " requis conformément à l'invention sur une partie de longueur de migration disponible Lmndisponible. Cette partie doit toutefois correspondre à une partie efficace, c'est-à-dire une partie à l'entrée de laquelle les populations PA1 ne sont pas séparées (vitesses de migration non significativement différentes), mais à la sortie de laquelle les populations sont séparées (vitesses de migration significativement différentes). Cette partie efficace du couloir représentera donc  The PA1 populations of analytes must be kept in "intermediate" confinement according to the invention over a sufficiently long distance for the desired separation to occur (significantly different mean migration rates, taking into account the standard deviation at within each population); this necessary length is the efficient migration length Lmefficacious. The corridor of the cell can therefore offer the desired confinement over the entire length of migration it offers (LM available migration length available). It is nevertheless possible to choose a cell which offers an available migration length Lm unavailable slightly greater than the migration length which would have been theoretically sufficient (effective Lmefricace migration length). In this case, the corridor has the "intermediate" containment required in accordance with the invention over a portion of available migration length Lm unavailable. This part must, however, correspond to an effective part, that is to say a part at the entrance of which the PA1 populations are not separated (migration speeds are not significantly different), but at the exit of which the populations are separated (significantly different migration rates). This effective part of the corridor will therefore represent

généralement une partie majoritaire de ce couloir.  generally a majority part of this corridor.

Le couloir du dispositif selon l'invention comprend au moins une paroi solide compacte. Par paroi solide compacte, il est ici entendu une paroi qui est considérée par l'homme du métier comme substantiellement non poreuse en fonctionnement, par exemple non poreuse au contact d'une solution telle qu'une solution d'analytes contenus dans un tampon électrophorétique, par exemple une lame de verre. Cette paroi ne peut donc être constituée par un matériau réticulé ou liquide. Le rayon moléculaire moyen d'une population PAi d'analytes, c'est-à-dire Ri, est le rayon moyen de la pelote moléculaire dans la solution dans laquelle se trouve la  The corridor of the device according to the invention comprises at least one compact solid wall. By compact solid wall, here is meant a wall which is considered by those skilled in the art as substantially non-porous in operation, for example non-porous in contact with a solution such as a solution of analytes contained in an electrophoretic buffer for example a glass slide. This wall can not be made of a crosslinked or liquid material. The average molecular radius of a PAi population of analytes, i.e., Ri, is the mean radius of the molecular ball in the solution in which the

molécule avant migration.molecule before migration.

Le nom générique de ce rayon est le rayon de giration, symbolisé Rg. Ce rayon Rg varie comme N-0'5 quand la conformation de la pelote macromoléculaire est gaussienne, N représentant le nombre de segments de la chaîne moléculaire. Il correspond au rayon que présente cette molécule dans des conditions de solvatation peu favorables, telles que des conditions de forte salinité (par exemple, une solution tamponnée dont la concentration en sel est égale à IM) ou de basse température (inférieure à la température ambiante) ou condition théta. Il est alors  The generic name of this ray is the radius of gyration, symbolized Rg. This radius Rg varies as N-0'5 when the conformation of the macromolecular ball is Gaussian, where N represents the number of segments of the molecular chain. It corresponds to the radius that this molecule exhibits under unsatisfactory solvation conditions, such as conditions of high salinity (for example, a buffered solution whose salt concentration is equal to 1 M) or low temperature (lower than room temperature). ) or theta condition. So he is

désigné, en toute rigueur, par le symbole Rgo.  designated, strictly speaking, by the symbol Rgo.

Dans de meilleures conditions de solvatation (par exemple molécule placée dans un solvant qui ne comprend pas trop de sels, tel qu'une solution de TBE à 10-2M), le rayon de la molécule augmente. M. Flory a montré que, dans ce cas, le rayon de la macromolécule (classiquement symbolisé Rf) variait comme N-06. Le Rgo  Under better solvation conditions (for example a molecule placed in a solvent that does not include too many salts, such as a 10-2M solution of TBE), the radius of the molecule increases. Flory showed that in this case, the radius of the macromolecule (classically symbolized Rf) varied as N-06. The Rgo

d'une molécule est donc légèrement inférieur à son Rf.  of a molecule is therefore slightly lower than its Rf.

Dans la présente invention, le rayon moléculaire à considérer est celui que présente effectivement la molécule concernée dans la solution dans laquelle elle  In the present invention, the molecular radius to be considered is that which actually has the molecule concerned in the solution in which it

se trouve; il peut donc, selon les circonstances, s'agir d'un Rf ou d'un Rge.  is located; he may therefore, depending on the circumstances, be a Rf or a Rge.

il Pour mesurer la rayon moléculaire moyen d'une population d'analytes, on peut  To measure the average molecular radius of a population of analytes, one can

procéder par tout moyen connu de l'homme du métier.  proceed by any means known to those skilled in the art.

Un moyen classique comprend la mise en oeuvre d'un microscope muni d'un réticule millimétrique préalablement étalonné par l'observation d'une réglette graduée micrométriquement à travers l'objectif du microscope utilisé. L'observation des pelotes moléculaires à travers le réticule permet de mesurer le rayon moléculaire moyen. Si souhaité, pour faciliter l'observation des molécules, on peut en outre marquer les molécules objets de la mesure à l'aide de marqueurs de détection, tels que les marqueurs fluorescents pour les molécules d'ADN (marqueurs: fluorescéine, YOYO, TOTOT OU BOBO de chez Molecular  A conventional means comprises the implementation of a microscope provided with a millimeter reticle previously calibrated by the observation of a ruler graduated micrometrically through the lens of the microscope used. The observation of the molecular balls through the reticle makes it possible to measure the average molecular radius. If desired, in order to facilitate the observation of the molecules, it is also possible to mark the molecules that are the subject of the measurement with the aid of detection markers, such as fluorescent markers for the DNA molecules (markers: fluorescein, YOYO, TOTOT OR BOBO from Molecular

Probes, Oregon, USA).Probes, Oregon, USA).

Alternativement, on peut remplacer l'oeil humain par une chaîne d'acquisition et de traitement de l'image composée d'une caméra (par exemple, une caméra Hamamatsu C2400-08) et d'une carte d'acquisition (par exemple, Matrox  Alternatively, the human eye can be replaced by an image acquisition and processing chain composed of a camera (for example, a Hamamatsu C2400-08 camera) and an acquisition card (for example, Matrox

Pulsar ) et d'un logiciel de traitement d'images (Matrox Mil ) 6.0, par exemple).  Pulsar) and an image processing software (Matrox Mil) 6.0, for example).

De manière remarquable, l'espace de volume V dudit couloir de migration peut être dépourvu d'obstacle topologique. Il présente alors des faces internes qui,  Remarkably, the volume space V of said migration corridor may be devoid of a topological obstacle. It then has internal faces which,

macroscopiquement, sont rectilignes.  macroscopically, are rectilinear.

Dans un mode de réalisation spécialement adapté à la séparation électrophorétique de n population(s) d'acides nucléiques PAi dont le(s) rayon(s) moléculaire(s) moyen(s) (respectifs) Ri est(sont) compris entre 0,5 et 1 micromètre, bornes incluses, à partir d'une solution les comprenant en mélange, un dispositif conforme à l'invention comprend un espace de volume V dont la plus petite dimension est classiquement comprise entre 1,2 et 5 micromètres, bornes incluses, préférentiellement entre 2 et 4 micromètres, par exemple 2,3 micromètres. Ce dispositif présente l'avantage de permettre la séparation de populations PAi  In an embodiment especially adapted for the electrophoretic separation of n population (s) of nucleic acids PAi whose average (s) molecular (s) radius (s) (respectively) Ri is (are) between 0 , 5 and 1 micrometer inclusive terminals, from a solution comprising them in a mixture, a device according to the invention comprises a volume space V whose smallest dimension is conventionally between 1.2 and 5 micrometers, terminals included, preferably between 2 and 4 micrometers, for example 2.3 micrometers. This device has the advantage of allowing the separation of PAi populations

d'ADN dont la taille est supérieure à 50kb, par exemple entre 50 et 250 kb.  DNA whose size is greater than 50kb, for example between 50 and 250 kb.

Par exemple, pour un mélange d'une population de rayon moléculaire moyen 1 micromètre (telle qu'une population d'ADN T2) et d'une population de rayon moléculaire moyen 0,5 micromètre (telle qu'une population d'ADN lambda), on peut choisir une hauteur constante de 1,2 micromètre (Tclambda = 0,83; TCT2 = 1,67), de 2,3 micromètres (TCIambda = 0,43; TcT2 = 0,9), ou de 5 micromètres (TC]ambda = 0,2; TCT2 = 0,4), cf. exemple 2 ci-dessous. Par contre, une hauteur  For example, for a mixture of a population of 1 micrometer average molecular radius (such as a T2 DNA population) and a population of average molecular radius 0.5 micron (such as a lambda DNA population ), a constant height of 1.2 microns (Tclambda = 0.83, TCT2 = 1.67), 2.3 microns (TCIambda = 0.43, TcT2 = 0.9), or 5 micrometers can be chosen (TC] ambda = 0.2, TCT2 = 0.4), cf. Example 2 below. On the other hand, a height

constante de 8 micromètres ne conviendrait pas (TC]ambda = 0,25; mais TCT2 = 0. 13).  constant of 8 micrometers would not be suitable (TC) ambda = 0.25, but TCT2 = 0. 13).

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif d'électrophorèse comprend en outre des moyens de réglage dudit volume V pour permettre de faire varier ce volume V en fonction des rayons moléculaires moyens Ri des populations PA1 d'analytes chargés destinées à être reçues dans ledit couloir de migration. Grâce à ces moyens, un même dispositif peut être utilisé pour toute une variété de séparations électrophorétiques successives; le dispositif  According to an advantageous embodiment of the invention, the electrophoresis device further comprises means for adjusting said volume V to make it possible to vary this volume V as a function of the average molecular radii Ri of the PA1 populations of charged analytes intended for to be received in said migration corridor. Thanks to these means, the same device can be used for a variety of successive electrophoretic separations; the device

selon l'invention présente ainsi une très grande adaptabilité.  according to the invention thus has a very great adaptability.

Le prototype présenté en illustration dans les exemples qui suivent comporte ainsi des tiges filetées (cf Figures 9, et 11-14). L'homme du métier peut néanmoins bien entendu prévoir tout type de dispositif de réglage qui est adapté au volume de couloir particulier sélectionné, à la précision de réglage souhaitée, et à la facilité de manipulation recherchée. Des exemples de moyens de réglage comprennent  The prototype shown in illustration in the examples which follow thus comprises threaded rods (see FIGS. 9 and 11-14). Those skilled in the art can nevertheless of course provide any type of adjustment device which is adapted to the particular passage volume selected, to the desired adjustment accuracy, and to the desired handling facility. Examples of adjustment means include

une platine de translation ou une platine de tilt à réglage micrométrique.  a translation plate or a tilt plate with micrometric adjustment.

Ledit couloir de migration peut présenter un volume V choisi parmi le groupe constitué par un volume à section constante (cf Figures lA, lB, 4) et un volume à  Said migration corridor may have a volume V chosen from the group consisting of a volume with constant section (see FIGS. 1A, 1B, 4) and a volume with

sections divergentes (cf. Figures 2A, 2B, 3A, 3B, 5).  divergent sections (see Figures 2A, 2B, 3A, 3B, 5).

Par exemple, ledit couloir de migration peut présenter un volume V choisi parmi le groupe constitué par un volume parallélépipédique (Figures lA, lB), un volume de type biseau (Figures 2A, 2B), un volume de type demibiseau (Figures 3A, 3B), et un volume cylindrode tel qu'un volume cylindrique (Figure 4), un  For example, said migration lane may have a volume V chosen from the group consisting of a parallelepipedal volume (FIGS. 1A, 1B), a volume of bevel type (FIGS. 2A, 2B), a volume of type demibiseau (FIGS. 3A, 3B ), and a cylindrode volume such as a cylindrical volume (Figure 4), a

volume de tronc conique (Figure 5).conical trunk volume (Figure 5).

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif d'électrophorèse présente un espace de volume V qui est défini par au moins une paroi solide compacte est délimité par au moins deux faces solides compactes FI et F2 en regard l'une de l'autre, tel qu'un espace de volume V qui est défini par au moins deux parois solides compactes Pr, et Pr2 en regard l'une de l'autre (cf.  According to a particular embodiment of the invention, the electrophoresis device has a volume space V which is defined by at least one compact solid wall is delimited by at least two compact solid faces FI and F2 facing one of the other, such as a volume space V which is defined by at least two compact solid walls Pr, and Pr2 facing each other (cf.

Figures illustratives 6 et 7).Illustrative Figures 6 and 7).

Ces au moins deux faces solides compactes FI et F2 en regard l'une de l'autre, sont alors séparées par: - une hauteur h constante non nulle (cf. Figure illustrative 6), ou par - un gradient de hauteurs non nulles Vh, qui s'étend de la hauteur la plus faible hmin à la hauteur la plus élevée hmax, avec hmin < hmax (cf. Figure illustrative 7), de manière à définir entre elles ledit couloir de migration de volume V, et - ladite hauteur h constante est supérieure ou égale au plus petit des rayons moléculaires moyens (Rmin) des populations PA1 destinées à être reçues dans leditcouloir, mais inférieure ou égale à six fois le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir (6 x Rmax), ou le cas échéant, - ledit gradient Vh est tel que sa borne inférieure hmjn est supérieure ou égale audit Rmjn, et sa borne supérieure hmax est supérieure ou égale à 6  These at least two compact solid faces FI and F2 facing one another are then separated by: a constant height h which is not zero (see FIG. 6), or by a gradient of non-zero heights Vh , which extends from the lowest height hmin to the highest height hmax, with hmin <hmax (see Figure 7), so as to define between them said volume migration corridor V, and - said height h constant is greater than or equal to the smallest of the average molecular radii (Rmin) PA1 populations intended to be received in said corridor, but less than or equal to six times the largest average molecular radii PA1 analyte populations intended to be received in said corridor (6 x Rmax), or where appropriate, - said gradient Vh is such that its lower bound hmjn is greater than or equal to said Rmjn, and its upper bound hmax is greater than or equal to 6

x Rmax.x Rmax.

La " plus petite dimension de l'espace dudit couloir qui est perpendiculaire à ladite direction Dm de migration " est ici la hauteur h, ou le gradient de hauteurs h,  The "smallest dimension of the space of said corridor which is perpendicular to said migration direction Dm" is here the height h, or the height gradient h,

de l'espace inter-faces.inter-face space.

Lesdites au moins deux faces FI et F2 en regard l'une de l'autre peuvent être toutes deux placées parallèlement à ladite direction Dm de migration (cf. Figures  Said at least two faces FI and F2 facing each other may both be placed parallel to said migration direction Dm (see FIGS.

1A, 1B, 4, 6).1A, 1B, 4, 6).

On peut également placer l'une desdites au moins deux faces en regard l'une de l'autre FI ou F2, ou les deux faces FI et F2, de manière à ce qu'elle(s) forme(nt) un angle 0 non nul par rapport à ladite direction Dm de migration (cf. Figures 2A, 2B,  It is also possible to place one of the at least two faces opposite one another FI or F2, or both faces FI and F2, so that it (s) form (s) an angle 0 non-zero with respect to said migration direction Dm (see FIGS. 2A, 2B,

3A, 3B, 5, 7).3A, 3B, 5, 7).

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'une desdites au moins deux faces Fi et F2 en regard l'une de l'autre forme un angle 0 non nul par rapport à ladite direction Dm de migration, tel que cet angle 0 non nul est inférieur ou égal à 0max = Arcsin [6Rmax / L], avec L longueur de la face correspondante, et l'autre desdites au moins deux faces FI et F2 en regard l'une de l'autre est parallèle à ladite direction Dm de migration (volume de type demi-biseau, cf. Figures 3A, 3B) . Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, lesdites au moins deux faces FI et F2 en regard l'une de l'autre forment chacune un angle 0 non nul par rapport à ladite direction Dm de migration, respectivement 01 et 02, avec 01 égal à ou différent de 02, et ces angles 01 et 02 sont tous deux inférieurs ou égaux à 0max = Arcsin [3RInaX / L], avec L longueur de la face correspondante (volume de  According to a particular embodiment of the invention, one of said at least two faces F 1 and F 2 facing each other forms a non-zero angle θ with respect to said direction Dm of migration, such that this angle 0 non-zero is less than or equal to 0max = Arcsin [6Rmax / L], with L length of the corresponding face, and the other of said at least two faces FI and F2 opposite one another is parallel to said migration direction Dm (half-taper type volume, see Figures 3A, 3B). According to another particular embodiment of the invention, said at least two faces FI and F2 facing each other each form a non-zero angle θ with respect to said migration direction Dm, respectively 01 and 02, with 01 equal to or different from 02, and these angles 01 and 02 are both less than or equal to 0max = Arcsin [3RInaX / L], with L length of the corresponding face (volume of

type biseau, cf. Figures 2A, 2B).bevel type, cf. Figures 2A, 2B).

L'angle 0 non nul qu'une desdites au moins deux faces forme par rapport à ladite direction Dm de migration peut être égal à celui formé par l'autre desdites au moins deux faces, ou il peut en être différent. Concernant cet aspect, il n'y a donc  The nonzero angle θ that one of said at least two faces forms with respect to said migration direction Dm may be equal to that formed by the other of said at least two faces, or it may be different. Regarding this aspect, there is therefore no

pas de contrainte en terme d'usinage et d'ajustement.  no constraint in terms of machining and adjustment.

Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour l'alimenter facilement en solution. Il est recommandé de veiller à ce que la solution soit apportée dans ledit espace de volume sans créer de bulles gazeuses au sein de la couche de liquide dans le couloir. De manière avantageuse, le dispositif selon l'invention peut donc comprendre un conduit d'alimentation destiné à alimenter ledit couloir de volume V en solution de populations PAi d'analytes à séparer. Ce conduit peut par exemple prendre la forme d'un capillaire ou d'une cheminée (symboliquement illustrée par un petit tube plastique en Figures 12, 13, 14), ou bien encore la forme d'un goulot d'arrivée au départ du  The device according to the invention may further comprise means for easily feeding it in solution. It is recommended to ensure that the solution is provided in said volume space without creating gaseous bubbles within the liquid layer in the corridor. Advantageously, the device according to the invention may therefore comprise a supply duct intended to supply said corridor of volume V in solution of PAi populations of analytes to be separated. This conduit may for example take the form of a capillary or a chimney (symbolically illustrated by a small plastic tube in Figures 12, 13, 14), or even the shape of a finish neck at the start of the

couloir de migration.migration corridor.

Le dispositif selon l'invention peut fonctionner selon deux grands types de modes: un mode sans flux électro-osmotique (sans EOF), et un mode avec flux  The device according to the invention can operate according to two major types of modes: a mode without electro-osmotic flow (without EOF), and a mode with flow

électro-osmotique (avec EOF).electro-osmotic (with EOF).

Dans un mode de fonctionnement sans EOF, la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V a une face interne électriquement neutre, ou électriquement isolée, par exemple une face interne non ionisable, c'est-à-dire une face interne qui, en fonctionnement, ne se charge pas significativement lors de son mouillage par la solution ionique. Par exemple, la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V peut être une paroi en matériau solide compact, couverte sur sa face interne d'une couche de revêtement électriquement isolant. Conformément à la présente invention, on préférera que ladite ou chacune des faces internes électriquement neutres présente une attraction 8, inférieure ou égale à 2,0, c'est-à-dire une attraction nulle ou faible, de manière à éviter les phénomènes d'adhésion et d'adsorption des molécules, qui sont susceptibles de perturber la qualité de la séparation. On peut par exemple utiliser un revêtement qui présente une attraction gs inférieure ou égale à 2,0, tel qu'un revêtement de polymère neutre, par exemple un revêtement choisi parmi le groupe constitué par un revêtement en PVP (polyvinylpirrolidone), un revêtement en PDMA (polydiméthylacrylamide). Il est recommandé de veiller à ce que le revêtement  In an operating mode without EOF, the or each of the compact solid walls of said volume corridor V has an electrically neutral or electrically insulated inner face, for example a non-ionizable internal surface, ie an internal surface which in operation, does not load significantly when wetted by the ionic solution. For example, the or each compact solid wall of said volume corridor V may be a compact solid material wall, covered on its inner face with an electrically insulating coating layer. According to the present invention, it will be preferable that said or each of the electrically neutral inner faces has an attraction 8, less than or equal to 2.0, that is to say a zero or low attraction, so as to avoid the phenomena of adhesion and adsorption of molecules, which are likely to disrupt the quality of the separation. For example, a coating having an attraction of less than or equal to 2.0, such as a neutral polymer coating, for example a coating selected from the group consisting of a PVP (polyvinylpyrrolidone) coating, a coating of PDMA (polydimethylacrylamide). It is recommended to ensure that the coating

isolant recouvre toute la face interne de la paroi, sans laisser de zone ou microzone non isolée.  insulation covers the entire inner face of the wall, leaving no uninsulated area or microzone.

Dans un mode fonctionnement avec EOF, la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V a une face interne capable de se charger électriquement, ou plus précisément une face interne électriquement ionisable (face interne qui est dans un matériau qui comporte des groupements chimiques ionisables). Cette ou chacune de ces faces internes est ainsi capable de se charger électriquement selon le pH de la solution avec laquelle on la met en contact. On choisira plus particulièrement une face interne capable de se charger négativement au contact d'une solution basique telle qu'une solution à pH 8,3. Dans un mode de fonctionnement avec EOF, cette ou face interne n'est donc pas recouverte de  In an operating mode with EOF, the or each of the compact solid walls of said volume corridor V has an internal face capable of electrically charging, or more precisely an electrically ionizable inner face (internal face which is in a material which comprises chemical groups ionizable). This or each of these inner faces is thus capable of being electrically charged according to the pH of the solution with which it is brought into contact. An inner surface capable of being negatively charged in contact with a basic solution such as a solution at pH 8.3 will be chosen more particularly. In a mode of operation with EOF, this or internal face is not covered with

matériau électriquement isolant.electrically insulating material.

En fonctionnement, du fait des charges électriques de cette ou ces face(s) , il se crée contre cette ou ces faces internes négatives, une couche de liquide d'épaisseur K-, qui comprend un excès de charges positives (couche de DebyeHtickel). En Figure 8, est représenté de manière schématique le profil de vitesse du flux électro-osmotique entre deux plaques de verre chargées négativement (la longueur K-1 a été exagérée pour la clarté de la représentation, mais elle est de  In operation, because of the electric charges of this or these face (s), it is created against this or these negative internal faces, a liquid layer of thickness K-, which comprises an excess of positive charges (layer DebyeHtickel) . In Figure 8, is schematically represented the velocity profile of the electroosmotic flow between two negatively charged glass plates (the length K-1 has been exaggerated for the sake of clarity, but it is

l'ordre du nanomètre pour une solution dont la force ionique est de 10-2M) .  the nanometer order for a solution whose ionic strength is 10-2M).

Lorsque l'on applique le champ électrique, cette (ou ces) couche(s) de contre-ions se déplacent vers l'électrode négative, et entraîne(nt) avec elle(s) le liquide. Il se crée ainsi un flux électro-osmotique ou EOF. Il est recommandé de veiller à ce que cette face interne chargée soit de type hydrophile, c'est-à-dire une surface " facilement mouillable par une solution aqueuse ". Une surface est considérée par l'homme du métier comme étant de type hydrophile lorsqu'une goutte d'eau déposée sur cette surface fait un angle de contact inférieur à 5 degrés avec cette surface. Plus précisément une surface est considérée comme "de type hydrophile>" ou "mouillable ", lorsque son " spreadingparameter " S est strictement supérieur à zéro, avec S= ysv - 7SL - YLv o ysv représente l'énergie par unité de surface entre l'élément solide (ici, la surface de la paroi) et la vapeur (ici, l'air ambiant), YSL représente l'énergie par unité de surface entre l'élément solide (ici, la surface de la paroi) et le liquide (ici, la solution aqueuse), et 7Lv représente l'énergie par unité de surface entre le  When the electric field is applied, this (or these) layer (s) of counter-ions move towards the negative electrode, and entails (s) with it (s) the liquid. It creates an electro-osmotic flow or EOF. It is recommended to ensure that this internal face loaded is of hydrophilic type, that is to say a surface "easily wettable by an aqueous solution". A surface is considered by those skilled in the art to be of hydrophilic type when a drop of water deposited on this surface makes a contact angle of less than 5 degrees with this surface. More precisely, a surface is considered to be of "hydrophilic type" or "wettable", when its "spreadingparameter" S is strictly greater than zero, with S = ysv-7SL-YLv where ysv represents the energy per unit area between l solid element (here, the surface of the wall) and the vapor (here, the ambient air), YSL represents the energy per unit area between the solid element (here, the surface of the wall) and the liquid (here, the aqueous solution), and 7Lv represents the energy per unit area between the

liquide et la vapeur.liquid and vapor.

Dans le cas de la séparation de polyanions avec EOF, on pourra donc choisir une paroi en matériau négatif ou neutre tel que le verre ou le mica; dans le cas de la séparation de polycations avec EOF, on pourra donc choisir une paroi en matériau positif ou neutre telle qu'une paroi à surface en oxydes de métaux (oxyde de  In the case of the separation of polyanions with EOF, it will be possible to choose a wall of negative or neutral material such as glass or mica; in the case of the separation of polycations with EOF, it will therefore be possible to choose a wall of positive or neutral material such as a wall with a surface of metal oxides (oxide of

titane, oxyde de cerium, oxyde d'aluminium, par exemple).  titanium, cerium oxide, aluminum oxide, for example).

Conformément à la présente invention, la ou chacune des faces internes desdites parois solides compactes dudit couloir de volume V peut présenter une rugosité faible à nulle, et notamment une rugosité comprise entre 0 et 100 Angstrôm, préférentiellement entre 2 et 60 Angstrôm, par exemple de 5 à 50 Angstrôm,  According to the present invention, the or each of the internal faces of said compact solid walls of said volume corridor V may have a low to zero roughness, and in particular a roughness of between 0 and 100 Angstroms, preferably between 2 and 60 Angstroms, for example of 5 to 50 Angstrom,

toutes bornes incluses.all terminals included.

La ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V peut donc être une paroi en verre (qui, classiquement, présente une rugosité de 5 à 50  The or each of the compact solid walls of said volume corridor V may therefore be a glass wall (which conventionally has a roughness of 5 to 50

Angstrôm environ).About Angstrom).

Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre des moyens, tel qu'un  The device according to the invention may further comprise means, such as a

capillaire, pour collecter les populations PA1 d'analytes séparées.  capillary, to collect PA1 populations of separated analytes.

Le dispositif selon l'invention peut par ailleurs comprendre des moyens adaptés pour appliquer un champ électrique au sein dudit espace de migration, de sorte à permettre l'induction d'une migration desdites populations d'analytes PA1 suivant ladite direction Dm de migration. Par exemple, le dispositif peut comprendre des électrodes en platine et/ou réservoirs destinés à contenir un tampon électrophorétique et/ou un générateur de courant électrique (générateur de courant  The device according to the invention may further comprise means adapted to apply an electric field within said migration space, so as to allow the induction of migration of said PA1 analyte populations along said migration direction Dm. For example, the device may comprise platinum electrodes and / or reservoirs for containing an electrophoretic buffer and / or an electric current generator (current generator

continu et/ou de courant alternatif).  continuous and / or alternating current).

De manière particulière remarquable, le dispositif selon l'invention peut être miniaturisé. Il peut notamment être réduit à une taille inférieure au centimètre, préférentiellement une taille inférieure au millimètre. La présente invention vise donc également toute nano- ou micro-puce qui comprend un dispositif selon l'invention. Les inventeurs ont en effet pu mettre en évidence que, pour séparer deux populations d'ADN qui sont contenues en mélange équimolaire dans une solution, et dont les rayons moléculaires moyens RI et R2 sont de 0,5 micromètre et 1 micromètre respectivement (ADN lambda de 50 kb environ, et ADN T2 de 164kb), la distance efficace de migration nécessaire pour atteindre une différence de 20s entre les pics d'élution respectifs de migration des deux populations d'ADN ne dépasse pas 10 mm (dispositif à deux parois parallèles séparées d'une hauteur de 1,2 micromètre). Cette distance efficace de migration peut, dans cet exemple de mélange équimolaire d'ADN lambda et T2, être réduit à 0,5 mm, en choisissant une hauteur inter- parois de 2,3 micromètres. Pour cet exemple de séparation de deux populations ADN d'environ 50 et 164kb, le dispositif selon l'invention a donc, dans sa disposition conduisant à une taille inférieure au centimètre, tout comme dans sa disposition conduisant à une taille inférieure au millimètre, la capacité de séparer des ADN de bas PM (taille inférieure à 50kb),  In a particularly remarkable manner, the device according to the invention can be miniaturized. It can especially be reduced to a size less than one centimeter, preferably a size less than one millimeter. The present invention therefore also aims at any nano- or microchip which comprises a device according to the invention. The inventors have indeed been able to demonstrate that, to separate two populations of DNA that are contained in an equimolar mixture in a solution, and whose average molecular radii R1 and R2 are 0.5 micrometre and 1 micrometer respectively (lambda DNA of about 50 kb, and 164 kb T2-D), the effective migration distance required to reach a difference of 20s between the respective migration elution peaks of the two DNA populations does not exceed 10 mm (parallel two-walled device). separated by a height of 1.2 microns). This effective migration distance can, in this example equimolar mixture of lambda DNA and T2, be reduced to 0.5 mm, by choosing an inter-wall height of 2.3 micrometers. For this example of separation of two DNA populations of about 50 and 164 kb, the device according to the invention has, in its arrangement leading to a size less than one centimeter, as in its layout leading to a size less than one millimeter, the ability to separate low PM (less than 50kb) DNA,

tout comme des ADN de hauts PM (taille égale ou supérieure à 50 kb).  as well as DNAs of high PM (size equal to or greater than 50 kb).

On voit donc que le dispositif selon l'invention présente des performances de séparation telles, qu'il peut être réalisé sous la forme d'une micro-puce, voire d'une nano-puce. De telles micro- ou nano-puces sont particulièrement appropriées à la séparation de populations d'acides nucléiques tels que des ADN et des ARN, et notamment d'acides nucléiques double-brin. Les performances en terme de rapidité et de pouvoir de séparation sont en effet telles que l'invention permet d'accéder à la séparation électrophorétique d'ADN double-brin tels que  It can therefore be seen that the device according to the invention has such separation performances that it can be produced in the form of a microchip or even a nanochip. Such micro- or nano-chips are particularly suitable for the separation of nucleic acid populations such as DNAs and RNAs, and especially double-stranded nucleic acids. The performances in terms of speed and separation power are in fact such that the invention makes it possible to access the electrophoretic separation of double-stranded DNA such that

des ADN chromosomiques.chromosomal DNAs.

La présente invention vise également un procédé pour la séparation électrophorétique de n population(s) d'analytes PAi chargés électriquement, à partir d'une solution les comprenant en mélange, avec i allant de 1 à n et avec n supérieur ou égal à 1, chaque population PAi d'analytes étant caractérisée par un rayon moléculaire moyen Ri différent de celui des autres populations PA1  The present invention also provides a method for the electrophoretic separation of n population (s) of analytes PAi electrically charged, from a solution comprising them in a mixture, with i ranging from 1 to n and with n greater than or equal to 1 , each PAi population of analytes being characterized by a mean molecular radius R 1 different from that of the other populations PA1

d'analytes contenues dans ladite solution.  analytes contained in said solution.

Le procédé d'électrophorèse conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'on place ladite solution de telle sorte que toutes les populations PAi d'analytes à séparer se trouvent maintenues à un taux de confinement qui est supérieur ou égal à 0,2, et inférieur ou égal à 2, et l'on applique un champ électrique, de manière à ce que lesdites populations d'analytes PAi migrent d'un pôle à l'autre suivant ladite direction Dm de migration, chaque population d'analytes PA1 contenue dans ladite solution acquérant une vitesse moyenne significativement différente de  The electrophoresis method according to the invention is characterized in that said solution is placed in such a way that all the PAi populations of analytes to be separated are kept at a confinement rate which is greater than or equal to 0, 2, and less than or equal to 2, and an electric field is applied, so that said populations of analytes PAi migrate from one pole to another in said migration direction Dm, each population of analytes PA1 contained in said solution acquiring a mean speed significantly different from

celle des autres populations PA1 à séparer contenues dans ladite solution.  that of the other populations PA1 to be separated contained in said solution.

Pour ce faire, on peut avantageusement utiliser un dispositif selon l'invention.  To do this, one can advantageously use a device according to the invention.

Notamment lorsque la solution est de composition inconnue, c'est-à-dire lorsque les populations PAi en mélange ne sont pas préalablement connues, on peut alors déterminer la hauteur h (la plus petite dimension dudit couloir à un point p suivant la direction de migration Dm) en fonction du plus petit des rayons moléculaires moyens des populations PA, destinées à être reçues dans ledit couloir (Rmin), et du plus grand des rayons moléculaires moyens des populations PAi destinées à être reçues dans ledit couloir (Rmax). Le procédé selon l'invention peut alors comprendre alors les étapes suivantes: - on fournit un dispositif ou une puce selon l'invention, sélectionné de telle sorte que: TCi min = [2 x Rmjn] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la droite Dm de migration], et Tcj max = [2 x Rmax)] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la direction Dm de migration] soient tous deux, indépendamment l'un de l'autre, supérieurs ou égaux à 0,2 et inférieurs ou égaux à 2, avec Rmin représentant le plus petit des rayons moléculaires moyens des populations PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir, et avec Rmax le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir, - on dépose ladite solution dans ledit dispositif ou ladite puce en la plaçant dans le couloir de ce dispositif ou cette puce, et on applique un champ électrique, de manière à ce que lesdites populations d'analytes PA1 migrent d'un pôle à l'autre suivant ladite direction Dm de migration. Chaque population d'analytes PA1 contenue dans ladite solution acquiert ainsi une vitesse moyenne significativement différente de celle des autres populations PA1 à séparer contenues dans ladite solution. On peut alors laisser les populations migrer pendant la durée nécessaire (ou les distances respectives) pour qu'elles atteignent  In particular, when the solution is of unknown composition, that is to say when the mixed PAi populations are not previously known, it is then possible to determine the height h (the smallest dimension of said corridor at a point p in the direction of migration Dm) as a function of the smallest of the average molecular radii of the PA populations, intended to be received in said corridor (Rmin), and the largest of the average molecular radii of PAi populations intended to be received in said corridor (Rmax). The method according to the invention can then comprise the following steps: - a device or a chip according to the invention is provided, selected such that: TCi min = [2 x Rmjn] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the migration line Dm], and Tcj max = [2 x Rmax)] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the direction Dm of migration] are both, independently of each other, greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 2, with Rmin being the smallest of the mean molecular radii of PA1 populations intended to be received in said corridor, and with Rmax the largest of the average molecular radii PA1 populations intended to be received in said corridor, - said solution is deposited in said device or said chip by placing it in the corridor of this device or this chip, and applies a field electr in such a way that said populations of analytes PA1 migrate from one pole to the other along said migration direction Dm. Each population of PA1 analytes contained in said solution thus acquires a mean speed that is significantly different from that of the other populations PA1 to be separated contained in said solution. People can then be allowed to migrate for the necessary time (or the respective distances) to reach

les temps d'élution souhaités (ou les différences de distance souhaitées).  desired elution times (or desired distance differences).

Ce procédé présente l'avantage de permettre de résoudre de hauts PM (séparation  This method has the advantage of allowing to solve high PM (separation

des ADN de taille supérieure à 50kb), tout en restant en champ continu.  DNA larger than 50kb), while remaining in a continuous field.

Il est recommandé de veiller à déposer la solution en s'assurant que l'on ne crée pas de bulles. Cette solution peut être par exemple apportée au sein dudit couloir de migration via un conduit d'alimentation (cheminée ou goulot), ou bien directement dans le couloir de volume V, par exemple en l'étalant sur le premier tiers du plan de migration puis en étalant du tampon électrophorétique sur les  It is recommended to make sure to deposit the solution by making sure that no bubbles are created. This solution can for example be provided within said migration corridor via a supply duct (chimney or neck), or directly in the volume corridor V, for example by spreading it over the first third of the migration plan and then by spreading electrophoretic buffer on

deux autres tiers.two more thirds.

Bien entendu, la longueur dudit couloir de volume V doit être suffisante pour permettre ladite séparation. Pour un choix de hauteur ou d'un gradient de hauteurs donné, cette longueur dépend des populations à séparer, mais aussi d'autres conditions opératoires telles que nature du champ électrique, intensité du champ électrique, nature du tampon utilisé. En fonction de ces conditions opératoires, l'homme du métier saura déterminer au cas par cas la longueur minimale efficace, si nécessaire au moyen d'essais préliminaires. Comme illustré dans les exemples ci-dessus, on parvient en effet à séparer des ADN compris entre 50 et 250 kb en champ continu avec une tension de 1 à 30 V sur une distance inférieure au centimètre, voire au millimètre (acquisition d'une différence de 20s entre les pics d'élution de la population à Rmin -ADN lambda- et de la population à Rmax -ADN T2-). Il peut donc, dans un premier temps, être choisi de mettre en oeuvre un dispositif qui offre une distance de migration disponible de plusieurs centimètres afin de se placer en très large excédent de longueur de migration disponible, pour ensuite ajuster et optimiser les dimensions efficaces du dispositif La séparation obtenue après avoir soumis les populations PAi à une confinement " intermédiaire " conforme à la présente invention est en effet conservée pendant plusieurs cm, de sorte que l'on peut construire un dispositif de longueur surdimensionnée à titre de prototype. Dans le cas de l'exemple précité, deux lames de microscope de 7,5 cm ont été utilisées en prototype; de telles lames offrent donc une longueur de migration suffisamment excédentaire pour permettre  Of course, the length of said corridor of volume V must be sufficient to allow said separation. For a given choice of height or gradient of heights, this length depends on the populations to be separated, but also other operating conditions such as nature of the electric field, intensity of the electric field, nature of the buffer used. Depending on these operating conditions, the skilled person will determine case by case the minimum effective length, if necessary by means of preliminary tests. As illustrated in the examples above, it is indeed possible to separate DNAs between 50 and 250 kb in a DC field with a voltage of 1 to 30 V over a distance of less than one centimeter or even one millimeter (acquisition of a difference of 20s between the population elution peaks at Rmin-DNA lambda-and population at Rmax-DNA T2-). It can therefore, initially, be chosen to implement a device that offers an available migration distance of several centimeters in order to place itself in a very large surplus of available migration length, to then adjust and optimize the effective dimensions of the device The separation obtained after submitting the PAi populations to an "intermediate" confinement according to the present invention is in fact kept for several cm, so that an oversized length device can be constructed as a prototype. In the case of the aforementioned example, two 7.5 cm microscope slides were used in prototype; such blades therefore offer a sufficiently long migration length to allow

tout type de séparation électrophorétique d'acides nucléiques.  any type of electrophoretic separation of nucleic acids.

Il est également recommandé de veiller à ce que la concentration en populations d'analytes dans la solution ne soit pas trop forte. Il a en effet été constaté qu'une trop forte concentration nuisait à la qualité de la séparation. Les interactions entre analytes gênent une différentiation maximum des vitesses des populations. Aussi, une concentration globale de l'ordre du dixième du C* du plus gros analyte (C* = concentration à partir de laquelle les molécules du plus gros analyte  It is also recommended to ensure that the concentration of analyte populations in the solution is not too high. It has been found that too high a concentration is detrimental to the quality of the separation. The interactions between analytes hinder maximum differentiation of population velocities. Also, an overall concentration of about one tenth of the C * of the largest analyte (C * = concentration from which the molecules of the largest analyte

commenceraient à se toucher) apparaît préférable.  would begin to touch each other) seems preferable.

Lorsque l'on souhaite travailler en mode sans EOF, on peut utiliser un dispositif selon l'invention dont le couloir est à faces internes électriquement isolées et/ou non ionisables (cf. ci-dessus). L'on déposera alors ladite solution de populations PA1 d'analytes en mélange dans le couloir dudit dispositif du côté du pôle positif ou négatif selon le signe de la charge des populations à séparer. Dans le mode sans EOF, les populations d'analytes chargés négativement migrent en effet en direction du pôle positif, et les populations d'analytes chargés positivement en direction du pôle négatif. Si les populations PAi à séparer sont constituées d'analytes chargés négativement, tels que acides nucléiques (ADN, notamment), on peut donc déposer la solution dans le couloir du côté du pôle négatif, les molécules les plus petites sortiront en premier au pôle positif. Si les populations PAi à séparer sont constituées d'analytes chargés positivement, on peut donc déposer la solution dans le couloir du côté du pôle positif, et les  When it is desired to work in non-EOF mode, it is possible to use a device according to the invention, the corridor of which has electrically isolated and / or non-ionizable internal faces (see above). This solution of PA1 populations of mixed analytes will then be deposited in the corridor of said device on the positive or negative pole side according to the sign of the charge of the populations to be separated. In non-EOF mode, the negatively charged analyte populations migrate to the positive pole, and the analyte populations positively charged to the negative pole. If the PAi populations to be separated consist of negatively charged analytes, such as nucleic acids (DNA, in particular), we can therefore deposit the solution in the corridor on the negative pole side, the smaller molecules will come out first at the positive pole. . If the PAi populations to be separated consist of positively charged analytes, we can deposit the solution in the corridor on the positive pole side, and the

molécules les plus petites sortiront en premier au pôle négatif.  Smaller molecules will come out first at the negative pole.

Lorsque l'on souhaite travailler en mode avec EOF, on peut utiliser un dispositif selon l'invention dont le couloir est à faces internes électriquement chargées ou ionisées tel que décrit ci-dessus. Les inventeurs ont en effet mis en évidence que, en présence d'EOF, du fait de la somme algébrique du champ électrique et de cet EOF, les populations d'analytes migrent en sens inverse de ce qu'il est observé en l'absence d'EOF: les populations d'analytes chargés négativement, tels que les acides nucléiques, migrent en direction du pôle négatif, et les populations d'analytes chargés positivement migrent en direction du pôle positif Une solution de populations PAi d'analytes chargés négativement peut donc être déposée dans le couloir dudit dispositif du côté du pôle positif, alors qu'une solution de populations PAi d'analytes chargés positivement peut être déposée dans ledit couloir du côté du pôle négatif. Si un conduit d'alimentation en solution est inclus dans le dispositif destiné à travailler avec EOF, on placera donc de préférence ce conduit (capillaire ou cheminée, par exemple) du côté du pôle le plus approprié  When it is desired to work in EOF mode, it is possible to use a device according to the invention, the corridor of which has electrically charged or ionized internal faces as described above. The inventors have indeed demonstrated that, in the presence of EOF, because of the algebraic sum of the electric field and this EOF, the analyte populations migrate in the opposite direction of that observed in the absence of EOF: Negatively charged analyte populations, such as nucleic acids, migrate to the negative pole, and positively charged analyte populations migrate to the positive pole A solution of PAi populations of negatively charged analytes can therefore to be deposited in the corridor of said device on the positive pole side, while a solution of PAi populations of positively charged analytes can be deposited in said corridor on the negative pole side. If a solution feed pipe is included in the device intended to work with EOF, then this pipe (capillary or chimney, for example) will preferably be placed on the side of the most appropriate pole.

(pôle positif pour des analytes négatifs, pôle négatif pour des analytes positifs).  (positive pole for negative analytes, negative pole for positive analytes).

Le dispositif et le procédé selon l'invention sont adaptés à la séparation de tout type de toute population de molécules chargées ou chargeables. Des exemples de molécules comprennent les acides nucléiques double-brin (acides nucléiques chromosomiques notamment), les acides nucléiques simple-brin, tels que ADN et ARN double-brin et simple-brin; les protéines; les polymères ioniques tels que les polysaccharides ioniques et notamment les polysaccharides anioniques d'origine bactérienne ou végétale tels que les xanthanes, les succinnoglycanes et  The device and method according to the invention are suitable for separating any type of any population of charged or chargeable molecules. Examples of molecules include double-stranded nucleic acids (especially chromosomal nucleic acids), single-stranded nucleic acids, such as double-stranded and single-stranded DNA and RNA; the proteins; ionic polymers such as ionic polysaccharides and in particular anionic polysaccharides of bacterial or plant origin such as xanthans, succinnoglycans and

les carraghénanes.carrageenans.

Des xanthanes et des succinnoglycanes peuvent en effet être séparés d'un milieu de culture bactérien, tel que par exemple un milieu de culture de Pseudomonas campestris.  Xanthans and succinoglycans can indeed be separated from a bacterial culture medium, such as for example a culture medium of Pseudomonas campestris.

Les carraghénanes peuvent être séparés à partir de broyats ou d'extraits végétaux.  Carrageenans can be separated from crushed vegetables or plant extracts.

Ces polysaccharides sont notamment utiles pour l'industrie alimentaire.  These polysaccharides are particularly useful for the food industry.

Ils sont notamment utiles comme épaississant dans des produits alimentaires tels que les yaourts, dans des produits pharmaceutiques ou para-pharmaceutiques (médicaments, cosmétiques, produits pour l'hygiène) tels que les dentifrices, dans  They are especially useful as thickeners in food products such as yogurt, in pharmaceutical or para-pharmaceutical products (medicines, cosmetics, hygiene products) such as toothpastes, in

des produits tels que la peinture.products such as painting.

La préparation de fractions monodispersées permet d'optimiser leur utilisation quand la propriété recherchée (rhéofluidifiant, épaississant,. .) dépend fortement de  The preparation of monodisperse fractions makes it possible to optimize their use when the desired property (rheofluidifier, thickener, etc.) strongly depends on

la masse.the mass.

De manière remarquable, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre sous champ électrique continu, par exemple, une tension appliquée continue comprise entre 1 et 1000 V, bornes incluses et choisie en fonction du système pour correspondre à un champ électrique compris entre 1 et 200 V/cm de manière à ce qu'il permette la séparation souhaitée, tout en conservant une bonne élimination  Remarkably, the method according to the invention can be implemented in a continuous electric field, for example, a continuous applied voltage of between 1 and 1000 V, inclusive and selected terminals according to the system to correspond to an electric field between 1 and 200 V / cm so that it allows the desired separation, while maintaining a good elimination

de l'effet Joule.of the Joule effect.

Ceci étant, on pourra toutefois choisir d'appliquer un champ pulsé.  However, we can choose to apply a pulsed field.

La présente demande est également relative à toute utilisation d'un dispositif ou procédé conforme à l'invention pour la séparation d'ADN chromosomique, ou pour la production de xanthanes, succinoglycanes ou de carraghénanes monodispersés, par séparation à partir d'une solution en contenant en mélange  The present application also relates to any use of a device or method according to the invention for the separation of chromosomal DNA, or for the production of xanthanes, succinoglycans or monodisperse carrageenans, by separation from a solution of mixed container

avec d'autres composés, ou pour la séparation de polyélectrolytes.  with other compounds, or for the separation of polyelectrolytes.

La présente invention est illustrée par les exemples qui suivent, donnés à titre  The present invention is illustrated by the following examples, given as

purement illustratif. Ils ne la limitent en aucune façon.  purely illustrative. They do not limit it in any way.

EXEMPLE 1: VITESSES DE MIGRATIONEXAMPLE 1: MIGRATION SPEEDS

Un prototype comprenant une unité de migration dont l'espace de volume V est défini dans la plus petite dimension par deux parois en verre a été construit (système conforme aux schémas des Figures lA et 6) à l'aide de deux lames de  A prototype comprising a migration unit whose space of volume V is defined in the smallest dimension by two glass walls has been constructed (system according to the diagrams of FIGS. 1A and 6) with the aid of two blades.

microscope standard (parois PrI et Pr2).  standard microscope (walls PrI and Pr2).

La Figure 9 donne une représentation schématique de ce dispositif prototype en coupe longitudinale, et la Figure 10 une représentation schématique d'une vue de dessus de ce dispositif prototype. La Figure 11 en présente une photographie. Les  Figure 9 gives a schematic representation of this prototype device in longitudinal section, and Figure 10 a schematic representation of a top view of this prototype device. Figure 11 shows a photograph. The

parois en verre sont nues (c'est-à-dire non recouvertes d'un revêtement isolant).  glass walls are bare (that is to say not covered with an insulating coating).

Les capacités migratoires de ce dispositif sont testées en présence d'une solution contenant une population d'ADN lambda (48,5 kb; Rf = 0,5 micromètre), puis en présence d'une solution contenant une population d'ADN T2 (164 kb; Rf = 1 micromètre). La solution est tamponnée basique (en l'occurrence, Tris borate EDTA 10-2 M à pH 8,4), ce qui permet d'induire un chargement électrique négatif des parois de verre (solution mère d'ADN lambda à 500,tg/ml fournie par Biolabs (ref 301-1S), et solution d'ADN T2 à 129,tg/ml fournie par Sigma  The migratory capacities of this device are tested in the presence of a solution containing a population of lambda DNA (48.5 kb, Rf = 0.5 micrometer), then in the presence of a solution containing a population of T2 DNA ( 164 kb, Rf = 1 micrometer). The solution is buffered basic (in this case Tris borate EDTA 10-2 M at pH 8.4), which makes it possible to induce negative electrical loading of the glass walls (500 mg of lambda DNA stock solution). ml / ml provided by Biolabs (ref 301-1S), and T2 DNA solution at 129, tg / ml provided by Sigma

Aldrich(ref D-4806)).Aldrich (ref D-4806)).

Les lames de microscope (lames standard en verre de longueur 7,5 cm; Entreprise Roth-Sochiel SARL, 3, rue de la Chapelle, 67630 Lauterbourg, France) sont plongées dans une solution de tensio-actif (10%, Entreprise Roth-Sochiel SARL, 3, rue de la Chapelle, 67630 Lauterbourg, France) et soniquées durant 15  The microscope slides (standard glass blades 7.5 cm long, Roth-Sochiel GmbH, 3, rue de la Chapelle, 67630 Lauterbourg, France) are immersed in a solution of surfactant (10% Sochiel SARL, 3, rue de la Chapelle, 67630 Lauterbourg, France) and sonicated during 15

minutes. Elles sont ensuite rincées à l'eau distillée, et séchées à l'étuve à 60C.  minutes. They are then rinsed with distilled water and oven dried at 60C.

Une bonne mouillabilité des lames est requise pour éviter l'apparition de bulles; on veillera donc à ne pas dépasser une durée de stockage à sec qui excéderait 2 heures. Les lames pourront par contre être conservée 24 heures dans l'eau distillée  A good wettability of the blades is required to avoid the appearance of bubbles; therefore, care should be taken not to exceed a dry storage period of more than 2 hours. The slides can however be kept 24 hours in distilled water

sans altération notable de leur mouillabilité.  without significant alteration of their wettability.

La lame inférieure est connectée à deux réservoirs en polyoxyméthylène au moyen d'une ligne de joint silicone (CAF 4, Rhône-Poulenc) pour assurer  The lower blade is connected to two polyoxymethylene tanks by means of a silicone seal line (CAF 4, Rhône-Poulenc) to ensure

l'étanchéité et la tenue mécanique.  sealing and mechanical strength.

Deux électrodes de platine (diamètre 0,lmm- Société Goodfellow SARL, 229, rue Solférino, 59000 Lille, France) sont insérées dans les réservoirs pour être reliées à un générateur (distance entre électrodes = 8 cm). Un générateur standard basse  Two platinum electrodes (diameter 0, lmm - Société Goodfellow SARL, 229, rue Solférino, 59000 Lille, France) are inserted in the tanks to be connected to a generator (distance between electrodes = 8 cm). A standard low generator

tension a été utilisé.voltage was used.

On apporte la solution contenant les analytes dans l'espace inter-lames en en déposant une goutte directement au milieu de la lame du bas, avant de recouvrir cette lame avec la seconde. On peut également apporter la solution directement entre les lames en l'étalant sur un tiers de la longueur de la lame, et en recouvrant les deux tiers restant de solution tampon. Alternativement, on peut apporter la solution via un conduit d'alimentation (ou cheminée) prévu à cet effet. Quelque soit le mode d'alimentation choisi, il importe de veiller à ce que le liquide soit  The solution containing the analytes is brought into the interblade space by depositing a drop directly in the middle of the bottom blade, before covering this blade with the second. The solution can also be brought directly between the blades by spreading it over one third of the length of the blade, and covering the remaining two-thirds of buffer solution. Alternatively, the solution can be provided via a feed duct (or chimney) provided for this purpose. Whatever the mode of feeding chosen, it is important to ensure that the liquid is

apporté sans que des bulles de gaz ne se forment dans la couche de liquide.  brought without gas bubbles forming in the liquid layer.

Les Figures 12, 13 et 14 présentent des photographies d'un dispositif prototype sur lequel un petit tube en plastique placé sur la lame du haut symbolise la présence d'un éventuel conduit d'alimentation: la Figure 12 en présente une photographie sous forme démontée, la Figure 13 sous forme montée, et la Figure 14 présente le dispositif prototype schématiquement connecté à un générateur. En  Figures 12, 13 and 14 show photographs of a prototype device on which a small plastic tube placed on the upper blade symbolizes the presence of a possible feed duct: Figure 12 shows a photograph in disassembled form , Figure 13 in mounted form, and Figure 14 shows the prototype device schematically connected to a generator. In

Figure 13, la borne noire est la borne positive, et la borne rouge la borne positive.  Figure 13, the black terminal is the positive terminal, and the red terminal the positive terminal.

Une plaque de métal évidée (pour permettre l'observation au microscope) est mise et maintenue avec des vis pour assurer le serrage et maintenir la hauteur interlames h souhaitée (également appelée épaisseur e) (pièce figurant en haut de la  A recessed metal plate (to allow observation under the microscope) is set and held with screws to ensure the tightening and maintain the desired height interlames (also called thickness e) (piece at the top of the

Figure 12, et apparaissant en premier plan en Figure 13).  Figure 12, and appearing in the foreground in Figure 13).

Les deux réservoirs sont remplis de solution tampon (Tris borate EDTA 102 M à pH 8,4). L'épaisseur de liquide entre les lames est calculée précisément à partir d'une mesure de l'intensité du courant à l'aide d'un microampèremètre placé en série (U = Ri, lère loi d'Ohm; on connaît U, on mesure i, on calcule R qui est  Both reservoirs are filled with buffer solution (Tris borate EDTA 102 M pH 8.4). The thickness of liquid between the blades is calculated precisely from a measurement of the intensity of the current by means of a microamperemeter placed in series (U = Ri, 1st law of Ohm; measure i, we calculate R which is

fonction de l'épaisseur).function of the thickness).

On mesure la vitesse ou mobilité électrophorétique (p. = VADN/E, o E désigne le champ électrique défini comme le quotient de U par la distance entre électrodes) à l'aide d'une camera montée sur un microscope qui enregistre le déplacement des  The velocity or electrophoretic mobility (p = VDNA / E, where E denotes the electric field defined as the quotient of U by the distance between electrodes) is measured by means of a camera mounted on a microscope which records the displacement of the electrodes.

molécules. On détermine la vitesse des molécules par analyse des images du film.  molecules. The speed of the molecules is determined by analyzing the images of the film.

Les mesures sont effectuées pour différentes tensions appliquées (20V, 30V, 40V, V et 60V). Il a été vérifié que la mobilité électrophorétique (vitesse/champ  Measurements are made for different applied voltages (20V, 30V, 40V, V and 60V). It has been verified that electrophoretic mobility (speed / field

électrique) était indépendante du champ.  electric) was independent of the field.

De cette façon, la vitesse de la population d'ADN T2 et celle de la population d'ADN lambda ont été mesurées à différentes hauteurs interlames h. La Figure 15 donne une illustration des résultats obtenus (mobilité apparente de  In this way, the speed of the T2 DNA population and that of the lambda DNA population were measured at different heights h. Figure 15 gives an illustration of the results obtained (apparent mobility of

chaque population en fonction de la hauteur inter-lames).  each population according to inter-blade height).

On constate que les vitesses (ou mobilités) sont différentes, et que le dispositif de l'invention permet donc de faire migrer la population d'ADN 48,5 kb à une  It can be seen that the speeds (or mobilities) are different, and that the device of the invention thus makes it possible to migrate the 48.5 kb DNA population to a

vitesse différente de celle de la population d'ADN 164 kb.  different speed than the 164 kb DNA population.

La Figure 16 présente une représentation des mobilités mesurées en fonction de la hauteur inter-lames h (les symboles carrées représentent la population d'ADN T2, les symboles en croix la population d'ADN lambda). On observe qu'il y a bien une différence de vitesse entre les deux masses moléculaires pour des épaisseurs équivalentes. L'ADN T2 a une vitesse plus importante que celle de l'ADN lambda. Le phénomène de flux électro-osmotique (EOF) inverse l'ordre des mobilités (les plus fortes masses de déplacent plus vite). On peut distinguer trois régimes: - régime 1: à petite épaisseur (plus petite que la taille des chaînes), la mobilité mesurée augmente avec l'épaisseur et atteint un maximum, - régime Il: pour une épaisseur de l'ordre de 2 fois la taille des chaînes, la mobilité diminue brusquement, - régime III: à grande épaisseur (bien au-delà de lataille des chaînes), la mobilité est constante, et les différentes tailles de chaîne ne sont plus différentiables; on est dans un régime o les parois n'ont plus d'effet  FIG. 16 shows a representation of the mobilities measured as a function of the inter-slide height h (the square symbols represent the T2 DNA population, the cross symbols the lambda DNA population). It is observed that there is indeed a difference in speed between the two molecular masses for equivalent thicknesses. T2 DNA has a higher speed than lambda DNA. The phenomenon of electro-osmotic flow (EOF) reverses the order of mobilities (the strongest masses move faster). We can distinguish three regimes: - regime 1: at small thickness (smaller than the size of the chains), the measured mobility increases with the thickness and reaches a maximum, - regime II: for a thickness of the order of 2 times the size of the chains, the mobility decreases abruptly, - regime III: with great thickness (well beyond lattice of the chains), the mobility is constant, and the different sizes of chain are no longer differentiable; we are in a regime where the walls have no effect

sur les mobilités, les chaînes sont alors comme en solution.  on the mobilities, the chains are then as in solution.

EXEMPLE 2: SEPARATION D'UN MELANGEEXAMPLE 2: SEPARATION OF A MIXTURE

On poursuit l'expérimentation décrite à l'exemple 1 ci-dessus avec une solution qui comprend deux populations d'analytes en mélange (ADN de 48,5 kb et ADN  The experiment described in Example 1 above is continued with a solution which comprises two populations of analytes in a mixture (48.5 kb DNA and DNA

de 164 kb en mélange).164 kb mixed).

* On met ainsi en oeuvre le dispositif prototype décrit à l'exemple 1 cidessus pour la séparation d'une solution comprenant deux populations d'ADN en mélange, à savoir une solution comprenant en mélange une population d'ADN lambda (48,5 kb- 1,25 fig/ml) et une population d'ADN T2 (164 kb1,29 1tg/ml) dans une solution aqueuse tamponnée basique (en l'occurrence, Tris borate EDTA 10-2 M àThe prototype device described in Example 1 above is thus used for the separation of a solution comprising two populations of DNA in a mixture, namely a solution comprising, in mixture, a population of lambda DNA (48.5 kb - 1.25 μg / ml) and a population of T2 DNA (164 kb1.29 μg / ml) in a basic buffered aqueous solution (in this case Tris borate EDTA 10-2 M to

pH 8.4).pH 8.4).

La concentration finale d'ADN lambda provient de la dilution d'une solution mère à 500 jtg/ml fournie par Biolabs, et celle du T2 d'une solution 129 fig/ml fournie par Sigma Aldrich. Aux fins de visualisation et d'analyse d'images, les ADN sont marqués avec du YOYO-1 (Molecular probes, Eugene, Oregon, USA) au taux de 1 colorant pour 50 paires de bases conformément aux indications du fournisseur. Un volume de mélange de 60 ffl est étalé sur la lame inférieure (l'épaisseur de la  The final concentration of lambda DNA comes from the dilution of a stock solution at 500 μg / ml provided by Biolabs, and that of T2 from a 129 μg / ml solution provided by Sigma Aldrich. For visualization and image analysis, the DNAs are labeled with YOYO-1 (Molecular probes, Eugene, Oregon, USA) at the rate of 1 dye per 50 base pairs as directed by the supplier. A mixing volume of 60 ffl is spread on the lower blade (the thickness of the

couche liquide est alors de l'ordre de 5,tm), puis recouvert par la lame supérieure.  liquid layer is then of the order of 5, tm), then covered by the upper blade.

On procède par ailleurs comme indiqué dans l'exemple 1 ci-dessus.  It is also carried out as indicated in Example 1 above.

Le cache supérieur est mis en place et maintenu par des vis afin que le remplissage des cuves latérales par 800 ptl de tampon TBE 10-2 M ne resoulève pas la lame supérieure. Une estimation de l'épaisseur de liquide est faite à partir de la course du bouton de réglage fin du microscope (1 graduation = 2 jtrm) existante entre les mises au point de la face inférieure de la lame supérieure et la  The upper cover is put in place and held by screws so that the filling of the side tanks with 800 μl of buffer TBE 10-2 M does not reseat the upper blade. An estimate of the liquid thickness is made from the stroke of the fine-tuning microscope knob (1 graduation = 2 jtrm) existing between the focusings of the lower face of the upper blade and the

face supérieure de la lame inférieure.  upper face of the lower blade.

En faisant varier le volume initial de mélange, nous prédéterminons la hauteur h inter-lames finale, et avons ainsi effectué des mesures de mobilité à différentes épaisseurs. Résultats: Le tableau 1 ci-dessous présente un résumé des valeurs expérimentales mesurées, placées en comparaison avec les mobilités mesurées pour les mêmes populations non mélangées: Hauteur h Mobilité,uk Mobilité IT2 Mobilité jtpx Mobilité JLT2 en micromètre dans le dans le lambda seul seul (10-4 mélange (10-4 mélange (10-4 (l0-4 cm2/Vs) cm2/Vs) cm2/Vs) cm 2/Vs) 1,2 1,3 + 0,1 1,5 + 0,1 z 0,6 1,7  By varying the initial volume of mixing, we predetermine the final inter-blade height h, and thus carried out mobility measurements at different thicknesses. Results: Table 1 below presents a summary of the measured experimental values, compared to the mobilities measured for the same unmixed populations: Height h Mobility, uk Mobility IT2 Mobility jtpx Mobility JLT2 in micrometer in the in lambda alone (10-4 mixture (10-4 mixture (10-4 (10-4 cm2 / Vs) cm2 / Vs) cm2 / Vs) cm2 / Vs) 1,2 1,3 + 0,1 1,5 + 0 , 1 z 0.6 1.7

2,3 2,6+0,1 34+0,1 1,7 3,02,3 2,6 + 0,1 34 + 0,1 1,7 3,0

l1,1+ 0,1 1,4 + 0,1 0,8 1,1 8 1,2 + O 1 1,2 + 0,1 non mesurée non mesurée Les Figures 17 et 18 donnent une représentation graphique des résultats expérimentaux. Les Figures 17 et 18 présentent les distributions des vitesses du mélange lambda + T2 (graphes du haut), des molécules les plus grosses (ADN T2 au milieu), et des molécules les plus petites (graphes du bas), pour différentes épaisseurs de confinement: en Figure 17, les trois graphes placés en colonne à gauche présentent les distributions de vitesse obtenues avec un dispositif dont la hauteur inter-lames h est de 1,2 micromètre, et les trois graphes placés en colonne à droite les distributions de vitesse obtenues avec un dispositif dont la hauteur inter-lames h est de 2,3 micromètres; en Figure 18, les trois graphes placés en colonne à gauche présentent les distributions de vitesse obtenues avec un dispositif dont la hauteur inter-lames h est de 5 micromètres, et les trois graphes placés en colonne à droite les distributions de vitesse obtenues avec un dispositif dont la hauteur inter-lames h est de 8 micromètres. Les distributions de vitesses des molécules les plus grosses (ADN T2 au milieu) et des molécules les plus petites (graphes du bas) ont été obtenues a partir de la distribution du mélange une fois que le programme de traitement d'image a trié les molécules par tailles en affectant à chaque population sa vitesse. On note que dans le cas o les vitesses des populations sont les plus différentes (hauteur inter-lames h est de 2,3 micromètres), la distribution globale est clairement bimodale (puisque le mélange  l1,1 + 0,1 1,4 + 0,1 0,8 1,1 8 1,2 + O 1 1,2 + 0,1 unmeasured unmeasured Figures 17 and 18 give a graphical representation of the experimental results . Figures 17 and 18 show the velocity distributions of the lambda + T2 mixture (top graphs), the largest molecules (T2 DNA in the middle), and the smallest molecules (bottom graphs), for different confinement thicknesses. : in Figure 17, the three graphs placed in column on the left show the velocity distributions obtained with a device whose inter-blades height h is 1.2 micrometer, and the three graphs placed in column on the right the velocity distributions obtained with a device whose inter-blade height h is 2.3 micrometers; in Figure 18, the three graphs placed in column on the left show the velocity distributions obtained with a device whose inter-leaf height h is 5 micrometers, and the three graphs placed in column on the right the velocity distributions obtained with a device whose inter-blade height h is 8 micrometers. The velocity distributions of the largest molecules (T2 DNA in the middle) and the smaller molecules (bottom graphs) were obtained from the distribution of the mixture once the image processing program sorted the molecules. by size by assigning each population its speed. It is noted that in the case where the velocities of the populations are the most different (inter-leaf height h is 2.3 micrometers), the overall distribution is clearly bimodal (since the mixture

contient deux populations de masses différentes).  contains two populations of different masses).

Les courbes sont caractérisées par la surface des pics, qui permettent de distinguer les deux types de populations d'ADN, et la position des pics, qui renseignent sur la vitesse moyenne des chaînes, ainsi que l'erreur associée à cette moyenne  The curves are characterized by the peak area, which distinguishes the two types of DNA populations, and the position of the peaks, which provide information on the average speed of the chains, as well as the error associated with this average.

(largeur à mi-hauteur divisée par la racine du nombre de vitesses mesurées).  (width at half height divided by the root of the number of speeds measured).

On remarque qu'à une hauteur inter-lames h de 1,2 micromètre, de 2,3 micromètres et de 5 micromètres, la population d'ADN lambda et celle d'ADN T2 ont, en mélange, des mobilités moyennes respectives qui restent significativement différentes, et que le dispositif permet donc leur séparation. A une hauteur inter-lames de 8 micromètres, il n'y a plus de différence significative en terme de mobilité. Nous avons vérifié que dans un capillaire avec h= 50  It is noted that at an inter-leaf height h of 1.2 micrometer, 2.3 micrometers and 5 micrometers, the population of lambda DNA and that of T2 DNA have, in mixture, respective average mobilities which remain significantly different, and that the device allows their separation. At an inter-blade height of 8 microns, there is no significant difference in terms of mobility. We checked that in a capillary with h = 50

micromètres, les vitesses des deux populations sont identiques.  micrometers, the velocities of the two populations are identical.

Concentration en analytes de la solution et effet d'entraînement: On constate par ailleurs que l'ADN T2 a toujours une mobilité supérieure à celle de l'ADN lambda, mais l'ADN lambda a une mobilité plus importante que celle  Concentration in solution analytes and entrainment effect: It is also observed that T2 DNA still has a higher mobility than lambda DNA, but lambda DNA has a greater mobility than

mesurée lorsqu'il est seul.measured when alone.

Comme l'ADN T2 garde la mobilité qu'il avait lorsqu'il était seul, on peut en conclure que le T2 entraîne le lambda avec lui. La concentration des molécules utilisée doit avoir un effet important sur cet entraînement. Elle est inférieure à la concentration de recouvrement c* (c*(lambda) = 10 dg/ml et c* (T2) = 2 gtg/ml) en solution et nous avons mesuré que les chaînes occupaient environ 1% de la surface de l'image lors du confinement. Les molécules les plus lentes n'ont pas de place pour éviter les plus rapides et sont donc vraisemblablement emportées. De plus, l'augmentation de la mobilité du lambda diminue lorsqu'on augmente la hauteur inter-lames h (également appelée épaisseur e). Elle est de 2,2 pour h = 1,2 pim, de 1,5 pour h = 2,3 pm et de 1,4 pour h = 5 Ftm. Ceci confirme que les plus courtes chaînes sont entraînées par les plus longues. Une concentration plus faible doit empêcher cet effet puisque dans la limite d'une solution très diluée, les chaînes doivent se comporter comme si elles étaient isolées. On remarque d'ailleurs sur la figure 17 la présence d'un deuxième pic à gauche de  Since the T2 DNA retains the mobility it had when alone, we can conclude that the T2 drives the lambda with it. The concentration of the molecules used must have an important effect on this training. It is lower than the recovery concentration c * (c * (lambda) = 10 dg / ml and c * (T2) = 2 gtg / ml) in solution and we measured that the chains occupied about 1% of the surface area. the image during confinement. The slowest molecules have no place to avoid the fastest and are therefore likely to be washed away. In addition, the increase in lambda mobility decreases when increasing the inter-leaf height h (also called thickness e). It is 2.2 for h = 1.2 pim, 1.5 for h = 2.3 pm and 1.4 for h = 5 Ftm. This confirms that the shortest chains are driven by the longest. A lower concentration must prevent this effect since within the limit of a very dilute solution, the chains must behave as if they were isolated. Note also in Figure 17 the presence of a second peak to the left of

l'histogramme de la vitesse de l'ADN T2 (colonne de droite de la Figure 17).  the histogram of T2 DNA velocity (right column of Figure 17).

Il est donc dans ce cas recommandé de diluer la solution avant migration, afin de  It is therefore recommended in this case to dilute the solution before migration, in order to

limiter cet effet.limit this effect.

Interprétations des différents régimes de mi2ration: Les molécules observées sont mises en mouvement par le champ électrique E qui leur applique une vitesse électrophorétique Vel qui est opposée au champ. Mais comme ces chaînes sont dans un milieu confiné par deux parois chargées, un flux électro-osmotique (EOF: Electro-Osmotic Flow) de vitesses VEoF les emportent dans l'autre sens. Elles ont finalement un mouvement avec une vitesse apparente v  Interpretations of the different regimes of fusion: The observed molecules are set in motion by the electric field E which applies to them an electrophoretic velocity Vel which is opposed to the field. But as these chains are in an environment confined by two charged walls, an electro-osmotic flow (EOF: Electro-Osmotic Flow) VEoF speeds carry them in the other direction. They finally have a movement with apparent speed v

(cf Figures 19A, 19B et 19C).(See Figures 19A, 19B and 19C).

L'axe horizontal (direction de migration Dm) est l'axe Ox (de vecteur unitaire ux). v s'écrit:  The horizontal axis (migration direction Dm) is the axis Ox (unit vector ux). v is written:

V = VC1 + VEOFV = VC1 + VEOF

La mobilité est habituellement une valeur scalaire (positive si les chaînes sont chargées positivement). D'après l'équation précédente, la mobilité apparente pt s'écrit donc: M = [<el + ILEOF Nous appelons sol la mobilité en solution. Cette mobilité n'est pas dépendante de la masse des molécules. On trouve dans la littérature plusieurs mesures de cette  Mobility is usually a scalar value (positive if the strings are positively charged). According to the preceding equation, the apparent mobility pt is written thus: M = [<el + ILEOF We call soil mobility in solution. This mobility is not dependent on the mass of molecules. The literature contains several measures of this

mobilité et toutes s'accordent à dire que sa valeur est environ 4.10-4 cm2/Vs.  mobility and all agree that its value is about 4.10-4 cm2 / Vs.

Les mesures effectuées sur l'ADN T2 et l'ADN X ont qualitativement la forme  Measurements made on T2 DNA and X-DNA are qualitatively shaped

représentée sur la figure 20.shown in Figure 20.

Pour voir l'influence du confinement sur la mobilité vraie il faut donc enlever la mobilité électro-osmotique à la mobilité mesurée. Nous avons pu montrer que la vitesse de l'EOF n'est pas dépendante de l'épaisseur tant que celle-ci est plus grande que 2iJ'. C'est bien le cas dans nos mesures. Dans l'équation précédente yeî est négatif et les deux autres mobilités sont positives. La variation de la mobilité vraie (électrophorétique) en valeur absolue est représentée schématiquement sur la  To see the influence of the confinement on the true mobility it is necessary to remove the electro-osmotic mobility with the measured mobility. We have been able to show that the speed of the EOF is not dependent on the thickness as long as it is greater than 2iJ '. This is the case in our measurements. In the previous equation yei is negative and the other two mobilities are positive. The variation of the true mobility (electrophoretic) in absolute value is represented schematically on the

figure 21.figure 21.

En premier lieu, on observe que l'ADN A a une mobilité supérieure à celle du T2 et atteint la valeur limite us, plus rapidement que le T2. C'est donc bien ce que l'intuition nous laisse penser. Ayant une taille plus petite que l'ADN T2, le A  Firstly, it is observed that DNA A has a greater mobility than T2 and reaches the limit value us, faster than T2. So that's what intuition lets us think. Having a smaller size than T2 DNA, the A

ressent les effets du confinement à plus petite épaisseur.  feels the effects of confinement to a smaller thickness.

Ensuite, à grande hauteur inter-lame h, c'est-à-dire à grande épaisseur e (e " Rg), les molécules réagissent de la même manière au champ électrique appliqué (c'est le régime III de la Figure 16); leur mobilité est Psol. Si on diminue l'épaisseur, les molécules commencent à ressentir les parois et leur mobilité diminue (régime II de la Figure 16). Enfin, à petite hauteur inter lames h, c'est-àdire à petite épaisseur (e < Rg), les mobilités augmentent (régime I de la Figure 16). Nous présentons dans la suite une interprétation de cette augmentation de la mobilité vraie (c'est-à-dire une diminution de la mobilité mesurée) avec des  Then, at high inter-plate height h, that is to say with a large thickness e (e "Rg), the molecules react in the same way with the applied electric field (this is the regime III of FIG. 16) Their mobility is Psol If the thickness is decreased, the molecules begin to feel the walls and their mobility decreases (Regimen II of Figure 16) Finally, at small height interblades h, that is to say at small thickness (e <Rg), the mobilities increase (regime I of Figure 16), and here we present an interpretation of this increase in true mobility (that is, a decrease in measured mobility) with

arguments utilisant des lois d'échelle.  arguments using scaling laws.

Explications en loi d'échelle du régime I Nous avons distingué deux interprétations possibles de ce régime. La première prend en compte la chaîne comme un objet imperméable au solvant. La deuxième interprétation considère la chaîne comme perméable au solvant. La différence des  Explanations in scale law of regime I We have distinguished two possible interpretations of this regime. The first takes into account the chain as a solvent impermeable object. The second interpretation considers the chain as permeable to the solvent. The difference

résultats obtenus se trouve dans la dépendance en masse de la mobilité calculée.  results obtained lies in the mass dependence of calculated mobility.

Première interprétation Les molécules en confinement fort sont écrasées entre les parois. Chaque chaîne forme un cylindre de rayon Rp et d 'épaisseur e (épaisseur e = hauteur h). Elles  First interpretation The molecules in strong confinement are crushed between the walls. Each chain forms a cylinder of radius Rp and of thickness e (thickness e = height h). They

sont donc en contact avec les parois.  are in contact with the walls.

Chaque chaîne sera donc soumise à trois forces. La force électrique du champ E, la force de friction de la chaîne sur le liquide et la force de friction de la chaîne sur  Each chain will therefore be subject to three forces. The electric force of the E field, the friction force of the chain on the liquid and the friction force of the chain on

les parois de confinement.containment walls.

La force électrique FeI du champ E qui tire les molécules vers l'électrode positive s'écrit: F d(par inité de surface) =-E o ú est la constante diélectrique du milieu (ú = so úr), est le potentiel zeta de l'ADN et 27rR2 + 27rIRe K-1 la longueur de Debye. On suppose que cette force par unité de surface agit sur la surface du cylindre, c'est-à-dire La force électrique est donc: F es ER2 (1 2e Fei - R5 P 1 (+) Cette force électrique a un module positif (; et E.UX sont négatifs). Elle entraîne  The electric force FeI of the field E which pulls the molecules towards the positive electrode is written: F d (by surface inity) = -E o ú is the dielectric constant of the medium (ú = so úr), is the potential zeta DNA and 27rR2 + 27rIRe K-1 the length of Debye. It is assumed that this force per unit area acts on the surface of the cylinder, ie The electric force is: F es ER2 (1 2e Fei - R5 P 1 (+) This electric force has a positive modulus (and E.UX are negative).

bien les molécules vers l'électrode positive.  the molecules to the positive electrode.

La force FC/L de friction de la chaîne sur le liquide s'écrit: Fc/L(par unitél de surface) = -r eL,-l o i7j est la viscosité du liquide. En électrophorèse, on considère la chaîne comme étant en drainage libre, donc le liquide frotte sur toute la chaîne (et pas seulement sur la sphère équivalente). Les forces hydrodynamiques sont alors écrantées sur une distance Ki. Cette force agit sur la tranche du cylindre, c'est-à- dire sur une  The FC / L friction force of the chain on the liquid is written as: Fc / L (per unit area) = -r eL, -l o i7j is the viscosity of the liquid. In electrophoresis, the chain is considered as being in free drainage, so the liquid rubs on the whole chain (and not only on the equivalent sphere). The hydrodynamic forces are then scaled over a distance Ki. This force acts on the edge of the cylinder, that is to say on a

surface 2RP e.2RP surface e.

FC/L =-2r;> _ RjeFC / L = -2r;> _ Rje

Cette force de friction est orientée dans le sens positif puisque -(v VEoF).Ux < 0.  This friction force is oriented in the positive direction since - (v VEoF) .Ux <0.

Enfin la chaîne frotte sur les parois. Le nombre de monomères NI au contact des parois peut être exprimé par Ni = N a/e (N est le nombre de monomères par chaîne et a la taille d'un monomère). Donc la force de friction sur les parois s'écrit: FC/,s =-F = =-r1N-té e o i7] est un coefficient de viscosité caractérisant la friction d'un monomère sur les parois. Cette deuxième force de friction est orientée quant à elle dans le sens  Finally the chain rubs on the walls. The number of monomers N 1 in contact with the walls can be expressed by Ni = N a / e (N is the number of monomers per chain and the size of a monomer). Thus the friction force on the walls is written: FC /, s = -F = = -r1N-te e o i7] is a viscosity coefficient characterizing the friction of a monomer on the walls. This second friction force is oriented as for it in the direction

négatif ( -v. U,> 0).negative (-v, U,> 0).

Le bilan des forces s'écrit F('IL ± FF /.+ Fd = 0 e _ -;-1 + 11 Nous avons mesuré la mobilité pt des chaînes v = Eu E. La mobilité électroosmotique s'écrit  The balance of forces is written F ('IL ± FF /.+ Fd = 0e _ -; - 1 + 11 We have measured the pt mobility of the chains v = Eu E. The electroosmotic mobility is written

PEOF > OPEOF> O

o;s est le potentiel zeta des parois. La mobilité en solution s'écrit Issoi = e( < ou; est le potentiel zeta des molécules d'ADN. En prenant ris = N3/4a (Ga112pour une chaîne gaussienne, on obtient: /I ±\' "i = p bOF + l-\ (-) (1 +\ (-)) On exprime maintenant ce bilan de force en fonction de z- = N'12 a/e, etyu s'écrit:  o; s is the zeta potential of the walls. The mobility in solution is written Issoi = e (<or is the zeta potential of the DNA molecules, taking ris = N3 / 4a (Ga112 for a Gaussian string, we get: / I ± \ '"i = p bOF + l- \ (-) (1 + \ (-)) This force balance is now expressed as a function of z- = N'12 a / e, and is written as:

3/2 <3/23/2 <3/2

ts 0T<' (I + 7T) + IlEYOF + 7r 1/2 ( \) T / 1 0 2 k)a En supposant que q7, -1l et que K - a, la relation précédente s'écrit: ILE)OF + /1-sc)l(l + /) l + Nt/2 Lorsque Tc tend vers 0 (c'est a dire e tendant vers l'infini), les chaînes sont en solution, et,u = /EOF +ys. De plus, l'équation précédente rend compte de la diminution de la mobilité mesurée a lorsque l'on diminue l'épaisseur entre les parois. Enfin, cette diminution est dépendante de la masse (par N et par T^) ce qui confirme l'observation des mobilités différentes pour deux chaînes de taille différente. Pour -r, " 1 (c'est-à-dire à petite épaisseur), la mobilité calculée devient très grande (Figure 22): à petite épaisseur,u diverge. Cette théorie ne sera plus valable pour des taux de confinement supérieure à 10, puisque lorsque TC tend vers NI12 (l'épaisseur est égale à la taille des monomères), la mobilité de la chaîne devrait être nulle même avec l'EOF. La chaîne serait bloquée par les parois. Nous n'avons  ts 0T <'(I + 7T) + IlEYOF + 7r 1/2 (\) T / 1 0 2 k) a Assuming that q7, -1l and that K - a, the preceding relation is written: ILE) OF + / 1-sc) l (l + /) l + Nt / 2 When Tc tends to 0 (that is to say e tending to infinity), the chains are in solution, and, u = / EOF + ys . In addition, the above equation accounts for the decrease in measured mobility when decreasing the thickness between the walls. Finally, this decrease is dependent on the mass (by N and by T ^) which confirms the observation of the different mobilities for two chains of different size. For -r, "1 (that is to say, small thickness), the calculated mobility becomes very large (Figure 22): at small thickness, u diverges.This theory will no longer be valid for confinement rates higher than 10, since when TC tends towards NI12 (the thickness is equal to the size of the monomers), the mobility of the chain should be zero even with the EOF.The chain would be blocked by the walls.

pas fait d'expériences avec des taux de confinement aussi importants.  no experiments with such high confinement rates.

La figure 22 représente cette variation théorique de la mobilité mesurée pt en fonction de l'épaisseur e. Nous avons choisit IIEOF +Jtsol = 1 en unité arbitraire sur  FIG. 22 represents this theoretical variation of the measured mobility pt as a function of the thickness e. We chose IIEOF + Jtsol = 1 in arbitrary unit on

cette représentation.this representation.

Deuxième interprétation On considère toujours les trois forces précédentes. Mais dans cette interprétation, la force électrique agit sur chaque monomère: elle n'agit plus sur la surface du cylindre. Cette force s'écrit: F = NqE  Second interpretation We always consider the three preceding forces. But in this interpretation, the electric force acts on each monomer: it no longer acts on the surface of the cylinder. This force is written: F = NqE

o q est la charge d'un monomère.o q is the charge of a monomer.

La force de friction de la chaîne sur les parois reste inchangée: e La force de friction de la chaîne sur le solvant n'agit plus sur la surface de cylindre mais sur chaque monomère (chaîne perméable au solvant) et s'écrit: FC/L =-"N- N -)a vB-ioF) Par la même procédure que pour la première interprétation, on obtient la mobilité mesurée: /isoI + /'EOF (i (71-)a / =sol = q avec La dépendance en masse est indirecte. Les chaînes ne subissent ces forces que si elle sont confinées. Le taux de confinement de l'ADN A et l'ADN T2 n'est pas le même pour une épaisseur donnée. Ils ne suivent donc pas cette mobilité aux même épaisseurs. A petite épaisseur nous avons le même problème que dans l'interprétation précédente. Ces interprétation ne sont valides que pour des taux de confinement inférieur à 10. La variation de la mobilité en fonction de l'épaisseur a la même  The friction force of the chain on the walls remains unchanged: e The friction force of the chain on the solvent no longer acts on the cylinder surface but on each monomer (solvent-permeable chain) and is written: FC / By the same procedure as for the first interpretation, the measured mobility is obtained: / isoI + / 'EOF (i (71-) a / = sol = q with La mass dependence is indirect.The chains only undergo these forces if they are confined.The confinement rate of DNA A and T2 DNA is not the same for a given thickness.They do not follow this mobility. At the same thickness, we have the same problem as in the previous interpretation.This interpretation is valid only for confinement rates of less than 10. The variation of the mobility as a function of the thickness is the same.

allure dans les deux cas.pace in both cases.

Finalement, la pertinence de l'une ou l'autre de ses interprétations est difficile à définir. Il faut choisir entre: (i) une perméabilité des chaînes au solvant et une dépendance en masse faible, et (ii) une imperméabilité des chaînes au solvant et une forte dépendance en masse. Les mesures montrent une importante dépendance en masse. Cependant, pour l'électrophorèse, on considère toujours les chaînes en  Finally, the relevance of one or the other of its interpretations is difficult to define. The choice is between (i) solvent chain permeability and low mass dependence, and (ii) solvent chain impermeability and high mass dependence. The measurements show an important mass dependence. However, for electrophoresis, the chains are still considered

drainage libre.free drainage.

Régime Il Le régime Il est difficile à expliquer. On pourrait d'abord penser que les parois jouent le même rôle que pour la diffusion et diminuent la mobilité électrophorétique (donc augmentent la mobilité mesurée). Mais cet argument ne convient pas car il faudrait considérer la chaîne comme étant en non drainage  Diet It The diet It is difficult to explain. We could first think that the walls play the same role as for diffusion and decrease the electrophoretic mobility (thus increase the measured mobility). But this argument is not appropriate because the chain should be considered as being in non-drainage

libre, ce qui n'est pas le cas en électrophorèse.  free, which is not the case in electrophoresis.

Aux épaisseurs correspondant à ce régime Il, le rayon de giration est plus petit que l'épaisseur, mais Rg n'est qu'une moyenne de leur rayon. Les chaînes fluctuent et ont donc la possibilité d'explorer l'espace au delà de la sphère de rayon Rg et de s'approcher d'une des parois. De plus, pour les épaisseurs correspondant à ce régime, les molécules ont la possibilité de se déplacer de part et d'autre du plan médian des deux parois. Elles peuvent alors frotter sur les parois qui sont tout de  At the thicknesses corresponding to this regime II, the radius of gyration is smaller than the thickness, but Rg is only an average of their radius. The chains fluctuate and thus have the possibility of exploring the space beyond the sphere of radius Rg and approaching one of the walls. In addition, for the thicknesses corresponding to this regime, the molecules have the possibility of moving on either side of the median plane of the two walls. They can then rub on the walls that are all of

même assez proches. Ceci reste assez difficile à quantifier.  even pretty close. This remains difficult to quantify.

RélZime III: Le plateau observé lorsque l'épaisseur de confinement est supérieure à la taille des chaînes, est facilement interprétable. Les parois n'influencent plus la mobilité électrophorétique est les chaîne se trouvent comme en solution. La mobilité vraie (en valeur absolue) est donc de l'ordre de 4 10-4 cm2/Vs, ce qui nous permet d'évaluer la mobilité électro-osmotique à environ 5 10-4 cm2/Vs. Surfaces de verres: Nous avons observé la rugosité des parois de verre à l'aide d'un AFM {AFM microscope à force atomique ou " atomie force microscope "). Les images obtenues montrent une rugosité très faible (pics de 5 à 50 ). Comparée à la taille de la chaîne, la surface est plutôt lisse. La séparation obtenue ne peut donc être  RélZime III: The plateau observed when the confinement thickness is greater than the size of the chains, is easily interpretable. The walls no longer influence the electrophoretic mobility and the chains are in solution. The true mobility (in absolute value) is therefore of the order of 4 10 -4 cm 2 / Vs, which enables us to evaluate the electro-osmotic mobility at approximately 10-4 cm 2 / Vs. Glass Surfaces: We observed the roughness of the glass walls using an AFM (AFM atomic force microscope or "atomic force microscope"). The images obtained show a very low roughness (peaks of 5 to 50). Compared to the size of the chain, the surface is rather smooth. The separation obtained can not be

due à des obstacles topologiques.due to topological obstacles.

Calcul des bornes de hauteurs efficaces hmin - hmax: Au vu des expériences réalisées, il apparaît donc que lorsque les populations d'analytes présentes dans une même solution sont placées dans un confinement d'un niveau " intermédiaire " entre la situation " libre en solution " et la situation "très confiné avec compression moléculaire ", il est possible de séparer ces populations de façon tout à fait satisfaisante. On peut décrire de manière imagée cette situation de confinement " intermédiaire " comme correspondant à une situation o: - les molécules d'analytes ne sont pas comprimées par les parois du couloir de migration (leur rayon moléculaire moyen n'est pas écrasé): elles ne sont pas contraintes à un frottement constant sur ces parois, elles ne sont pas soumises à des forces mettant enjeu leur élasticité, et o - les molécules d'analytes n'en sont pas pour autant laissées libres comme le seraient dans une solution: leurs mobilités respectives sont  Calculation of the bounds of effective heights hmin - hmax: In the light of the experiments carried out, it thus appears that when the populations of analytes present in the same solution are placed in a confinement of a level "intermediate" between the situation "free in solution "and the situation" very confined with molecular compression ", it is possible to separate these populations quite satisfactorily. This "intermediate" confinement situation can be pictorially described as a situation where: - the analyte molecules are not compressed by the walls of the migration corridor (their mean molecular radius is not crushed): they are not forced to a constant friction on these walls, they are not subjected to forces putting stake their elasticity, and o - the molecules of analytes are not for all that left free as would be in a solution: their respective mobilities are

en effet affectées par la présence de parois à leur proximité immédiate.  indeed affected by the presence of walls in their immediate vicinity.

Il a alors été déterminé que les bornes des hauteurs utiles (ou hauteurs efficaces) de cette situation de confinement " intermédiaire " peuvent être exprimées en  It was then determined that the useful height limits (or effective heights) of this "intermediate" containment situation can be expressed in terms of

fonction des rayons moléculaires moyens des populations présentes.  function of the average molecular radii of the populations present.

Ainsi, si l'on considère une solution comprenant 2 populations PA, et PA2 d' analytes chargés dont le rayon moléculaire moyen dans cette solution est R1 et R2, respectivement, avec RI < R2, la hauteur inter-lames efficace pour un confinement " intermédiaire " conforme à la présente invention est comprise entre R1 et six fois R2: RI h 6R2. Cette relation peut être généralisée à une solution comprenant n populations PAi avec i allant de i à n, et n supérieur ou égal à 2; dans ce cas, il suffit de déterminer le plus et le plus grand des rayons moléculaires moyens en présence, pour calculer les bornes de la gamme de hauteurs efficaces hmin(fiae = Rmin et hmax(efficace) = 6Rmax. Bien entendu, le dispositif peut être, si souhaité, sur-dimensionné et présenter une himin(disponible) très légèrement inférieure à la hmin(efficace), et une lhmax(disponible) supérieure au hmax(efficace>, étant donné que la séparation acquise au cours de la gamme hmin(efficace)-hmax(efficace) est conservée en  Thus, if we consider a solution comprising 2 populations PA, and PA2 of charged analytes whose average molecular radius in this solution is R1 and R2, respectively, with R1 <R2, the inter-blade height effective for a confinement " intermediate "according to the present invention is between R1 and six times R2: R1 h 6 R2. This relation can be generalized to a solution comprising n populations PAi with i ranging from i to n, and n greater than or equal to 2; in this case, it is sufficient to determine the most and the largest of the mean molecular rays in the presence, to calculate the limits of the range of effective heights hmin (fiae = Rmin and hmax (effective) = 6Rmax. to be, if desired, over-sized and to have a himin (available) very slightly less than the hmin (effective), and a lhmax (available) greater than hmax (effective), since the separation acquired during the hmin range (effective) -hmax (effective) is preserved in

sortie après hmax,(eff-icace).output after hmax, (eff-icace).

De manière plus générale, la relation de confinement " intermédiaire " conforme à l'invention peut ainsi s'exprimer sous la forme 0,2 < Te < 2, Te étant le taux de confinement subi par les analytes (Te est le rapport entre le diamètre moléculaire  More generally, the "intermediate" confinement relation according to the invention can thus be expressed in the form 0.2 <Te <2, where Te is the degree of confinement undergone by the analytes (Te is the ratio between the molecular diameter

moyen et la hauteur disponible proposée aux molécules: Tec 2R / h).  medium and available available height to molecules: Tec 2R / h).

Calcul de la lon2ueur efficace de migration Lm efficace: En présence d'une solution comprenant en mélange n populations d'analytes PAi, on peut donc calculer la distance de migration nécessaire pour obtenir une  Calculation of the efficient migration efficiency Lm effective: In the presence of a solution comprising in mixture n PAi analyte populations, it is therefore possible to calculate the migration distance necessary to obtain a

différence de vitesse déterminée.  determined speed difference.

Par exemple, dans le cas du présent exemple, avec une hauteur inter-lames constante de 2,3 micromètres, on observe que la vitesse moyenne de la population d'ADN lambda est de 19 micromètres par seconde, et celle de la population d'ADN 12 est de 25 micromètres par seconde. Si l'on souhaite obtenir une différence de temps d'élution de 20s entre les populations, on doit alors disposer d'une longueur de migration efficace Lm(efficace) de 20/(1-19 - 1/25) = 1583 micromètres. Le dispositif prototype utilisé qui offre une longueur disponible de  For example, in the case of the present example, with a constant interblade height of 2.3 micrometers, we observe that the average speed of the lambda DNA population is 19 micrometers per second, and that of the population of DNA 12 is 25 micrometers per second. If it is desired to obtain an elution time difference of 20s between the populations, then an effective migration length Lm (effective) of 20 / (1-19 - 1/25) = 1583 microns must be available. The prototype device used which offers an available length of

migration de 7,5 cm est donc très sur-dimensionné.  7.5 cm migration is therefore very oversized.

EXEMPLE 3: SYSTEME EN BISEAUEXAMPLE 3: BEVEL SYSTEM

Comme présenté en exemple 2 ci-dessus, il existe, conformément à la présente invention, un gradient de hauteurs efficaces pour assurer le confinement  As shown in Example 2 above, there is, in accordance with the present invention, a gradient of effective heights to ensure containment

" intermédiaire " requis."intermediate" required.

Lorsque la solution comporte plusieurs populations d'analytes à séparer, et notamment plus de deux populations d'analytes à séparer, il est donc avantageux de configurer le dispositif de manière à ce qu'il offre non pas une seule hauteur h constante, mais un gradient de hauteurs qui parcourt la gamme hmin - hmax. On place alors le dispositif en configuration de sections divergentes telle que celles  When the solution comprises several populations of analytes to be separated, and in particular more than two populations of analytes to be separated, it is therefore advantageous to configure the device so that it does not offer a single constant height h, but a gradient of heights that runs through the hmin - hmax range. The device is then placed in a configuration of divergent sections such as those

présentées schématiquement en Figures 2A, 2B, 3A, 3B et 5.  schematically shown in Figures 2A, 2B, 3A, 3B and 5.

En poursuivant les exemples 1 et 2 présentés ci-dessus, on peut donc par exemple placer la lame supérieure en position inclinée d'un angle 0 par rapport à la direction de migration (l'horizontale), ce qui conduit à un dispositif en demibiseau tel que représenté schématiquement en Figure 24. On a alors 0 = Arcsin (6Rmax / Lm). Avec une lame de microscope de 7,5 cm, on obtient donc un angle 0  Continuing with examples 1 and 2 presented above, it is therefore possible, for example, to place the upper blade in an inclined position at an angle θ relative to the migration direction (the horizontal direction), which leads to a demibisel device. as shown diagrammatically in FIG. 24. We then have 0 = Arcsin (6Rmax / Lm). With a 7.5 cm microscope slide, you get a 0 angle

de 7,6 mrad.7.6 mrad.

On peut aussi bien incliner les deux lames d'un angle 0 par rapport à la direction de migration, ce qui conduit alors à un dispositif en biseau tel que représenté  It is also possible to incline the two blades by an angle θ relative to the direction of migration, which then leads to a bevelled device as represented

schématiquement en Figure 23. On a alors O = Arcsin (3Rmax / Lm).  schematically in Figure 23. We then have O = Arcsin (3Rmax / Lm).

Ces relations entre angle 0 et longueur permettent réciproquement de calculer la longueur de migration efficace Lm (longueur minimale nécessaire) pour un angle 0 déterminé.  These relationships between angle 0 and length reciprocally make it possible to calculate the effective migration length Lm (minimum length required) for a given angle θ.

Claims (25)

REVENDICATIONS 1. Dispositif adapté à la séparation électrophorétique de n population(s) PA1 d'analytes chargés électriquement, à partir d'une solution les comprenant en mélange, avec i allant de l à n et avec n supérieur ou égal à 1, chaque population d'analytes étant caractérisée par un rayon moléculaire moyen Ri qui, dans ladite solution, est différent de celui de la ou des autres populations PAi d'analytes chargés, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de migration comprenant au moins une paroi solide compacte Pr définissant un couloir de migration dans lequel il y a un espace de volume V, dans lequel est susceptible de régner un champ électrique, ledit couloir étant destiné à recevoir ladite solution de populations d'analytes, et à y permettre la migration de ces populations d'analytes suivant une direction de migration Dm contenue dans ledit volume V dudit couloir sur une longueur de migration disponible Lmdisponible, et en ce que ledit couloir présente un volume V qui, tout au long de ladite longueur de migration disponible Lmdisponible, ou sur une partie efficace de celle-ci, est adapté pour maintenir chacune des populations d'analytes PA; destinées à être reçues dans ce couloir à un taux de confinement Tc; qui est supérieur ou égal à 0,2 et inférieur ou égal à 2, le taux de confinement Tci d'une population PA1 à un point p de la direction Dm de migration étant défini par le rapport suivant: ce = [2 x (le rayon moléculaire moyen Ri de la population PAf)] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la  1. A device adapted for the electrophoretic separation of n PA1 population (s) electrically charged analytes, from a solution comprising them in a mixture, with i ranging from l to n and with n greater than or equal to 1, each population of analytes being characterized by an average molecular radius R 1 which, in said solution, is different from that of the other populations PA 1 of charged analytes, characterized in that it comprises a migration unit comprising at least one solid wall compact Pr defining a migration corridor in which there is a space of volume V, in which is likely to reign an electric field, said corridor being intended to receive said solution of populations of analytes, and to allow the migration of these analyte populations in a migration direction Dm contained in said volume V of said corridor over an available migration length Lmavailable, and in that said corridor has a flight ume V which, throughout said available migration length Lmavailable, or on an effective portion thereof, is adapted to maintain each of PA analyte populations; intended to be received in this corridor at a confinement rate Tc; which is greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 2, the confinement rate Tci of a population PA1 at a point p of the direction Dm of migration being defined by the following ratio: ce = [2 x (the mean molecular radius Ri of the population PAf)] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the direction Dm de migration audit point p].  direction Dm of migration to point p]. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace de volume V  2. Device according to claim 1, characterized in that the volume space V dudit couloir de migration est dépourvu d'obstacle topologique.  of this migration corridor is free of topological obstacles. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, qui est spécialement adapté à la séparation électrophorétique de n population(s) PAi d'acides nucléiques dont le(s) rayon(s) moléculaire(s) moyen(s) (respectifs) Ri est(sont) compris entre 0,5 et 1 micromètre, bornes incluses, à partir d'une solution les comprenant en mélange, caractérisé en ce que la plus petite dimension dudit espace de volume V est comprise entre 1,2 et 5 micromètres bornes incluses, préférentiellement entre 2 et  3. Device according to claim 1 or 2, which is specially adapted for the electrophoretic separation of n population (s) PAi nucleic acids whose (s) average (s) molecular (s) (respectively) Ri is (are) between 0.5 and 1 micrometer, inclusive, from a solution comprising them in a mixture, characterized in that the smallest dimension of said volume space V is between 1.2 and 5 micrometers bounded included, preferably between 2 and 4 micromètres, par exemple 2,3 micromètres.  4 micrometers, for example 2.3 micrometers. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce  4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that qu'il comprend en outre des moyens de réglage (4) dudit volume V pour permettre de faire varier ce volume V en fonction des rayons moléculaires moyens R1 des populations PAi d'analytes chargés destinées à être reçues dans ledit  it further comprises means (4) for adjusting said volume V to make it possible to vary this volume V as a function of the average molecular radii R1 of the PAi populations of charged analytes intended to be received in said couloir de migration.migration corridor. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce  5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that que ledit couloir de migration présente un volume V choisi parmi le groupe  that said migration corridor has a volume V chosen from the group constitué par un volume à section constante et un volume à sections divergentes.  consisting of a volume with constant section and a volume with divergent sections. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce  6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that que ledit espace de volume V est défini par au moins deux parois solides  that said volume space V is defined by at least two solid walls compactes Pr, et Pr2 en regard l'une de l'autre.  compact Pr, and Pr2 facing one another. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce  7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that que ledit espace de volume défini par au moins une paroi solide compacte est délimité par au moins deux faces solides compactes F, et F2 en regard l'une de l'autre, lesdites faces étant séparées par: - une hauteur h constante non nulle, ou par - un gradient de hauteurs non nulles Vh, qui s'étend de la hauteur la plus faible hmin à la hauteur la plus élevée hmax, avec hmin < hmax, de manière à définir entre elles ledit couloir de migration de volume V, et en ce que: - ladite hauteur h constante est supérieure ou égale au plus petit des rayons moléculaires moyens (Rmin) des populations PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir, mais inférieure ou égale à six fois le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations d'analytes PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir (6 x Rmax), ou le cas échéant, - ledit gradient Vh est tel que sa borne inférieure hmjn est supérieure ou égale audit Rmin, et sa borne supérieure hmax est supérieure ou égale à 6  that said volume space defined by at least one compact solid wall is delimited by at least two compact solid faces F 1 and F 2 opposite one another, said faces being separated by: a constant height h which is not zero, or by - a non-zero height gradient Vh, which extends from the lowest height hmin to the highest height hmax, with hmin <hmax, so as to define between them said volume migration corridor V, and in that: said constant height h is greater than or equal to the smallest of the average molecular radii (Rmin) of PA1 populations intended to be received in said corridor, but less than or equal to six times the greatest of the average molecular radii of the populations; of analytes PA1 intended to be received in said corridor (6 x Rmax), or where appropriate, - said gradient Vh is such that its lower bound hmjn is greater than or equal to said Rmin, and its upper bound hmax is greater than or equal to said Rmin; scabies 6 x Rmax.x Rmax. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites au moins deux faces FI et F2 en regard l'une de l'autre sont toutes deux parallèles à ladite  8. Device according to claim 7, characterized in that said at least two faces FI and F2 facing each other are both parallel to said direction Dm de migration.direction Dm of migration. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'une desdites au moins deux faces en regard l'une de l'autre FI ou F2 forme un angle 0 non nul par  9. Device according to claim 7, characterized in that one of said at least two faces opposite one another FI or F2 forms a non-zero angle 0 by rapport à ladite direction Dm de migration.  relative to said migration direction Dm. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce  10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that qu'il comprend en outre un conduit d'alimentation (3) destiné à alimenter ledit  it further comprises a supply duct (3) for supplying said couloir de volume V en solution de populations PA1 d'analytes à séparer.  corridor of volume V in solution of PA1 populations of analytes to be separated. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce  11. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that que la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V a une  that the or each compact solid wall of said volume corridor V has a face interne non ionisable.non-ionizable internal surface. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V est une paroi en matériau solide compact, couverte sur sa face interne d'une couche de revêtement  12. Device according to claim 11, characterized in that the or each compact solid wall of said volume passage V is a compact solid material wall, covered on its inner face with a coating layer électriquement isolant.electrically insulating. 13. Dispositif selon la revendication 1 1 ou 12, caractérisée en ce que ladite ou chacune desdites faces internes non ionisables présente une attraction sa inférieure  13. Device according to claim 1 1 or 12, characterized in that said or each of said non-ionizable inner faces has a lower attraction. ou égale à 2,0.or equal to 2.0. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce  14. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that que la ou chacune des parois solides compactes dudit couloir de volume V a une  that the or each compact solid wall of said volume corridor V has a face interne ionisable.ionizable internal surface. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la ou chacune des faces internes desdites parois solides compactes dudit couloir de volume V présente une rugosité comprise entre 0 et 100 Angstrôm, préférentiellement entre  15. Device according to claim 14, characterized in that the or each of the internal faces of said compact solid walls of said volume lane V has a roughness between 0 and 100 Angstrom, preferably between et 60 Angstrôm, par exemple de 5 à 50 Angstrôm, toutes bornes incluses.  and 60 Angstroms, for example from 5 to 50 Angstroms, all limits included. 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que la ou chacune  16. Device according to claim 14 or 15, characterized in that the or each des parois solides compactes dudit couloir de volume V est une paroi en verre.  compact solid walls of said volume corridor V is a glass wall. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé  Device according to one of the preceding claims, characterized en ce qu'il comprend en outre au moins un capillaire de sortie pour collecter les  in that it further comprises at least one outlet capillary for collecting the populations PA1 d'analytes séparées.  PA1 populations of separated analytes. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé  Device according to one of the preceding claims, characterized en ce qu'il présente une taille inférieure au centimètre, préférentiellement une  in that it has a size less than one centimeter, preferably one taille inférieure au millimètre.less than one millimeter. 19. Nano- ou micro-puce caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif selon  19. Nano- or micro-chip characterized in that it comprises a device according to l'une quelconque des revendications 1 à 18.  any of claims 1 to 18. 20. Procédé pour la séparation électrophorétique de n population(s) d'analytes PA1 chargés électriquement, à partir d'une solution les comprenant en mélange, avec i allant de 1 à n et avec n supérieur ou égal à 1, chaque population PAi d'analytes étant caractérisée par un rayon moléculaire moyen Ri différent de celui des autres populations PA1 d'analytes contenues dans ladite solution, caractérisé en ce que l'on place ladite solution de telle sorte que toutes les populations PA1 d'analytes à séparer se trouvent maintenues à un taux de confinement Tc; qui est supérieur ou égal à 0,2, et inférieur ou égal à 2, et l'on applique un champ électrique, de manière à ce que lesdites populations d'analytes PAi migrent d'un pôle à l'autre suivant ladite direction Dm de migration, chaque population d'analytes PA1 contenue dans ladite solution acquérant ainsi une vitesse moyenne significativement différente de celle des autres populations PA1 à séparer  20. A method for the electrophoretic separation of n population (s) of analytes PA1 electrically charged, from a solution comprising them in a mixture, with i ranging from 1 to n and with n greater than or equal to 1, each PAi population of analytes being characterized by a mean molecular radius R 1 different from that of the other PA 1 populations of analytes contained in said solution, characterized in that said solution is placed in such a way that all the PA1 populations of analytes to be separated are are kept at a Tc containment rate; which is greater than or equal to 0.2, and less than or equal to 2, and an electric field is applied, so that said populations of analytes PAi migrate from one pole to the other in the said direction Dm of migration, each PA1 analyte population contained in said solution thus acquiring a mean speed significantly different from that of the other populations PA1 to be separated contenues dans ladite solution.contained in said solution. 21. Procédé pour la séparation électrophorétique de n population(s) d'analytes PA1 chargés électriquement, à partir d'une solution les comprenant en mélange, avec i allant de 1 à n et avec n supérieur ou égal à 1, chaque population PA1 d'analytes étant caractérisée par un rayon moléculaire moyen Ri différent de celui des autres populations PAj d'analytes contenues dans ladite solution, caractérisé en ce que:  21. A method for the electrophoretic separation of n population (s) of analytes PA1 electrically charged, from a solution comprising them in a mixture, with i ranging from 1 to n and with n greater than or equal to 1, each population PA1 of analytes being characterized by a mean molecular radius R 1 different from that of the other populations PA 1 of analytes contained in said solution, characterized in that: - on fournit un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à  a device according to any one of claims 1 to 18, ou une puce selon la revendication 19, sélectionné de telle sorte que: tcj min = [2 x Rmin] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la droite Dm de migration], et Tci max = [2 x Rmax)] / [la plus petite dimension de l'espace de volume V dudit couloir qui est perpendiculaire à la direction Dm de migration] soient tous deux, indépendamment l'un de l'autre, supérieurs ou égaux à 0,2 et inférieurs ou égaux à 2, avec Rmjn représentant le plus petit des rayons moléculaires moyens des populations PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir, et avec Rmax le plus grand des rayons moléculaires moyens des populations PA1 destinées à être reçues dans ledit couloir, on dépose ladite solution dans ledit dispositif ou ladite puce en la plaçant dans le couloir de ce dispositif ou cette puce, et on applique un champ électrique, de manière à ce que lesdites populations d'analytes PA, migrent d'un pôle à l'autre suivant ladite direction Dm de migration, chaque population d'analytes PA, contenue dans ladite solution acquérant ainsi une vitesse moyenne significativement différente de celle des autres populations PA, à séparer contenues dans  18, or a chip according to claim 19, selected such that: tcj min = [2 x Rmin] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the migration line Dm], and Tci max = [2 x Rmax)] / [the smallest dimension of the volume space V of said corridor which is perpendicular to the migration direction Dm] are both, independently of one another, greater than or equal to equal to 0.2 and less than or equal to 2, with Rmjn representing the smallest of the average molecular radii of the PA1 populations intended to be received in said corridor, and with Rmax the largest of the average molecular radii of the PA1 populations intended to be received in said corridor, depositing said solution in said device or said chip by placing it in the corridor of this device or this chip, and applying an electric field, so that said populations of analytes PA, migrate from one pole to another followed said migration direction Dm, each PA analyte population contained in said solution thus acquiring a mean velocity significantly different from that of the other PA populations, to be separated contained in ladite solution.said solution. 22. Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que l'on place ladite solution dans un dispositif dont le couloir est à faces internes non ionisables  22. The method of claim 20 or 21, characterized in that said solution is placed in a device whose passage is with nonionizable internal faces. conformément à l'une quelconque des revendications Il à 13, et en ce que l'on  according to any one of claims 11 to 13, and in that dépose ladite solution de populations PA1 d'analytes en mélange dans le couloir dudit dispositif du côté du pôle négatif, lorsque ces populations PAi sont des populations d'analytes chargés négativement, ou du côté du pôle positif, lorsque ces populations PA1 sont des populations d'analytes chargés positivement  depositing said solution of PA1 populations of analytes in a mixture in the corridor of said device on the negative pole side, when these populations PAi are negatively charged analyte populations, or on the positive pole side, when these populations PA1 are populations of positively charged analytes 23. Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que l'on place ladite solution dans un dispositif dont le couloir est à faces internes ionisables23. The method of claim 20 or 21, characterized in that said solution is placed in a device whose corridor is ionizable internal faces. conformément à l'une quelconque des revendications 14 à 16, et en ce que l'on  according to any one of claims 14 to 16, and in that dépose ladite solution de populations PA1 d'analytes en mélange dans le couloir dudit dispositif du côté du pôle positif, lorsque ces populations PA1 sont des populations d'analytes chargés négativement, ou du côté du pôle négatif, lorsque  depositing said solution of PA1 populations of analytes in a mixture in the corridor of said device on the positive pole side, when these PA1 populations are negatively charged analyte populations, or on the negative pole side, when ces populations PAi sont des populations d'analytes chargés positivement.  these PAi populations are positively charged analyte populations. 24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisé en ce  24. Process according to any one of Claims 20 to 23, characterized in that que lesdites populations PAi d'analytes sont choisies parmi le groupe constitué par les acides nucléiques double-brin, les acides nucléiques simple-brin, tels que ADN et ARN double-brin et simple-brin; les protéines; les polymères ioniques tels que les polysaccharides ioniques et notamment les polysaccharides anioniques tels que  that said PAi populations of analytes are selected from the group consisting of double-stranded nucleic acids, single-stranded nucleic acids, such as double-stranded and single-stranded DNA and RNA; the proteins; ionic polymers such as ionic polysaccharides and especially anionic polysaccharides such as les xanthanes, le succinnoglycane et les carraghénanes.  xanthans, succinnoglycan and carrageenans. 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisé en ce  25. Process according to any one of claims 20 to 24, characterized in that que ledit champ électrique est un champ continu.  that said electric field is a continuous field.
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