Introduction à la centrifugeuse

La centrifugeuse est un instrument utilisé dans la plupart des laboratoires de recherche à travers le monde.

La centrifugation est un procédé via lequel une centrifugeuse est utilisée pour séparer les composants d’un mélange complexe.

En faisant tourner des échantillons de laboratoire à de très hautes vitesses, les composants d’un mélange donné subissent la force centrifuge, ce qui pousse les particules plus denses à migrer loin de l’axe de rotation et les particules plus légères à se diriger vers lui.

Ces particules peuvent sédimenter au fond du tube dans ce qui est appelé le pellet, et cet échantillon isolé, ou la solution restante - le supernageant, peuvent être par la suite traités ou analysés.

Le composant principal d’une centrifugeuse est le rotor, qui est la partie mobile qui tourne à des vitesses importantes.

Les rotors peuvent être fixés en place, ou une centrifugeuse peut utiliser plusieurs rotors fixés au sommet de la tige.

Généralement, le rotor de la centrifugeuse a un couvercle qui est visé étroitement vers le bas pour empêcher les échantillons de s’envoler.

La majorité des centrifugeuses possède une partie de réfrigération qui permet de contrôler la température interne lors de la rotation.

Elles comprennent aussi des boutons permettant d’entrer les paramètres pour chaque utilisation, ce qui peut inclure:

La durée de la centrifugation, la température, et l’amplitude de la rotation en termes de vitesse et de force relative.

La vitesse de rotation est mesurée en nombre de rotations par minute appelé RPM (revolutions per minute en anglais). RPM est une valeur délicate, parce-que ce n’est pas la vitesse de la centrifugeuse qui provoque la séparation des particules dans un mélange, mais la force qui s’applique sur ces particules.

La force agissant sur une particule est fonction du rayon du rotor de la centrifugeuse, et vu que des centrifugeuses différentes ont des tailles de rotor différentes, différentes forces peuvent être appliquées à la même vitesse, ou RPM.

La force de centrifugation peut aussi être quantifiée comme la force centrifuge relative ou RCF (Relative centrifugal force en anglais). La RCF est généralement présentée comme un multiple de l’accélération de la pesanteur de la terre.

La RCF est exprimée comme le produit du rayon du rotor par le carré de la vitesse angulaire divisé par l’accélération de la pesanteur terrestre.

La RCF peut être mise en relation avec le RPM par l’équation suivante, où r est le rayon de la centrifugeuse mesuré en centimètres.

L’utilisation de cette équation peut faire la différence entre une expérimentation ratée ou réussie, mais vous ne devez pas nécessairement réaliser ce calcul pour chaque nouvelle procédure. Les centrifugeuses sont souvent livrées avec des abaques qui peuvent aider à convertir la RCF en RPM assez facilement. Utilisez une règle pour connecter le rayon de la centrifugeuse et une valeur de RPM donnée, en vue d’obtenir la RCF.

Pour commencer à centrifuger vos échantillons considérez d’abord la température. Si vous utilisez une centrifugeuse réfrigérée, vous attendrez que la température interne de la machine atteigne la valeur désirée avant de commencer la rotation, ou, vous pouvez trouver d’autres moyens pour refroidir le rotor.

Immédiatement avant la rotation, vérifiez que tous les capuchons de vos tubes sont serrés et sécurisés.

Lorsque vous chargez les tubes, faites en sorte que chaque échantillon soit contrebalancé avec un autre échantillon directement en face de lui.

Si vous avez seulement un tube, placez alors un autre tube qui peut jouer le rôle de contrepoids.

Si vous avez trois tubes d’échantillons de même poids, vous pouvez les placer en triangle afin qu’ils soient équidistants l’un de l’autre.

Equilibrer les poids dans la centrifugeuse est critique. Les rotors de centrifugeuses atteignent des vitesses importantes et ont énormément d’énergie cinétique. Si l’ensemble n’est pas correctement équilibré, il peut être propulsé de sa place et faire de sérieux dégâts ou blessures.

Une fois que vous avez vérifié que le rotor et le couvercle sont sécurisés, commencer la centrifugation et attendez qu’elle atteigne la vitesse désirée. Si vous constatez un problème, appelez un membre expérimenté du laboratoire pour venir vous aider.

Lorsque votre centrifugation est finie, vous devriez être capable de voir votre spécimen biologique au fond du tube dans un pellet, qui est séparé du reste de la solution, ou supernageant.

Le supernageant peut être retiré soit par soutirage (un nom chic pour dire renverser), soit par aspiration (un nom chic pour dire succion pour le retirer).

L’échantillon purifié peut alors être remis en solution via un procédé appelé “remise en suspension”. La répétition de centrifugations, ou rotation des cellules, suivi par l’aspiration des cellules et leur resuspension dans un tampon, est souvent référencé comme “lavage des cellules”.

Maintenant que vous avez vu quelques bases de la centrifugation, il est temps de jeter un oeil à quelques uns des types de centrifugeuses et les procédures que vous pouvez effectuer avec elles.

Les centrifugeuses à rotor à angle fixe sont probablement le type le plus commun de cet instrument que vous rencontrerez dans un laboratoire. Beaucoup des centrifugeuses de dessus de table rentrent dans cette catégorie.

Ces centrifugeuses, dans lesquelles les tubes sont placés dans une position fixée et inclinée, sont utilisées dans des protocoles de centrifugation différentiels. Dans ces procédures, une série de centrifugations à différentes vitesses peut être utilisée pour purifier des échantillons biologiques comme des cellules animales. Typiquement, ces protocoles impliquent plusieurs étapes de lavage de cellules.

Contrairement aux rotors à angle fixe, les rotors à godets mobiles ont des portes-tubes souples qui permettent aux échantillons de tourner vers l’extérieur. Ces rotors sont avantageux dans des utilisations comme la centrifugation en gradient de densité, où les échantillons biologiques migrent en couches distinctes en gradient de milieu. Ce type de centrifugation est utile pour l’isolation rapide d’un type de cellule par rapport a un autre, ou pour l’isolation de cellules organite individuelles.

Enfin, l’ultracentrifugeuse est la grande soeur de toutes les centrifugeuses que vous trouverez dans le labo. Elle peut tourner à plus de 70 000 tours par minute, ce qui la rend bien adaptée pour l’isolation de petites particules, comme l’ADN ou les virus.

A cause des vitesses importantes de cette centrifugeuse une attention supplémentaire doit être appliquée, pour assurer que les charges soient correctement équilibrées, et que le rotor et le couvercle soient sécurisés.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la Centrifugation. Dans cette vidéo nous avons vus: ce qu’est une centrifugeuse et comment elle fonctionne, comment préparer et exécuter une centrifugation, quelques précautions de sécurité, et différentes utilisations de la centrifugation. Merci de nous avoir regardé et souvenez-vous d’équilibrer vos tubes!