Abstract FR:

Le procede d'electrophorese de zone a ecoulement continu permet de separer et purifier des melanges de particules chargees electriquement (proteines, cellules. . . ). L'echantillon est transporte par une solution tampon qui s'ecoule en regime laminaire dans un canal rectangulaire de tres faible epaisseur. Ses constituants migrent electrophoretiquement selon la largeur de l'appareil, sous l'influence d'un champ electrique orthogonal a l'ecoulement. Le tampon est collecte en differentes fractions a la sortie, permettant de separer des particules de mobilites electrophoretiques differentes. La premiere partie de cette etude concerne l'ecoulement du tampon vecteur dans la cellule. Il est soumis a un degagement de chaleur volumique par effet joule, et a de la polarisation de concentration au voisinage des membranes delimitant les compartiments d'electrodes. Ces phenomenes conduisent a des gradients de densite locaux, pouvant engendrer au sol l'apparition de convection naturelle. Un modele numerique de resolution des equations tridimensionnelles couplees de la mecanique des fluides et du transfert thermique est represente. Il permet d'acceder aux cartes de vitesse et de temperature dans le tampon, en fonction des conditions operatoires et de la polarisation. L'analyse des resultats montre que la convection naturelle engendre des perturbations dans le fonctionnement du procede, caracterisees par un nombre adimensionnel. Ce nombre permet de quantifier l'importance relative de la convection naturelle et de l'ecoulement force, et une valeur limite est mise en evidence au-dela de laquelle une separation est impossible. L'environnement de microgravite supprime toute convection naturelle, assurant ainsi la parfaite stabilite des ecoulements. La deuxieme partie du travail concerne l'etude du comportement des constituants de l'echantillon dans l'appareil. Un modele numerique base sur une methode de type monte carlo permet la resolution de l'equation de transfert des particules chargees. L'importance relative des effets dispersifs est discutee en fonction des conditions operatoires, et les criteres de purification optimale sont mis en evidence sous forme d'abaques. Il est montre que des cellules etroites, stables au sol, ne permettent pas une purification totale des constituants de l'echantillon dans le cas general. L'utilisation d'une cellule epaisse, dans laquelle la convection naturelle limite la valeur du champ electrique au sol, doit permettre la separation totale des constituants de l'echantillon en microgravite. Les potentialites de l'environnement de microgravite pour le fonctionnement de ce procede sont ainsi clairement mises en evidence