La mobilité (symbole µ) des différents ions est la suivante :
µ_Q < µ_A < µ_B < µ_T
Q^- est appelé ion de queue, il est côté pôle négatif.
T^- est appelé ion de tête, il est côté pôle positif.

Et on suppose que les cations de l'électrolyte possèdent une capacité tampon suffisante pour maintenir le pH

On peut montrer et observer qu'il va se passer alors des phénomènes intéressants :

   • 1  

les ions Q et T vont migrer à la même vitesse et encadrer la zone de présence de A et B. On aura :
vitesse de Q = µ_Q * E_Q = µ_T * E_T = vitesse de T
Le champ est plus élevé dans le domaine de Q et compense exactement leur mobilité plus faible.

   • 2  

Les ions A et B, vont se séparer petit à petit. Les ions B se regroupent devant A et le champ électrique dans la zone de mélange devient non homogène. Lorsque les A et les B seront totalement séparés on aura une valeur de champ pour la zone des A (E_A) et une dans la zone des B (E_B).

Et on aura l'égalité suivante :

vitesse de Q = µ_Q * E_Q = vitesse de A = µ_A * E_A = vitesse de B = µ_B * E_B = vitesse de T = µ_T * E_T.

et l'inégalité suivante :

E_Q > E_A > E_B > E_T

Les valeurs du champ électrique dans chaque zone compensent exactement les différences de mobilité et finalement tous les ions sont exactement triés, à la queue leu leu, par ordre de mobilité, chacun dans une zone exclusive des autres anions de mobilité différente. Le système est alors en état stationnaire, il s'est établit un "train d'ions". La continuité électrique implique que les espèces ioniques une fois séparées par mobilité décroissante restent très près l'une de l'autre et se déplacent à la même vitesse. Entre chaque domaine exclusif d'une espèce ionique, il existe un gradient de champ électrique qui dépend de la différence de mobilité avec les anions voisins. Un anion qui sort de son domaine (par diffusion) y est forcément ramené puisqu'il passe dans une zone de champ plus forte ou plus faible.

Ainsi par exemple, si A passe dans la zone de Q, comme le champ en zone des Q est plus élevé que dans le domaine des A, il voit sa vitesse augmenter, il sort de la zone des Q et revient dans le domaine des A. Si A passe dans la zone de B, comme le champ en zone des B est plus faible que dans le domaine des A, il voit sa vitesse diminuer, il est ainsi éjecté de la zone des B et revient dans le domaine des A. Magique !!!

   • 3  

On peut aussi s'intéresser à un autre phénomène, celui de l'intensité du courant électrique. L'intensité est la même en toute section de la veine liquide. Ceci à une conséquence intéressante : si on utilise des solutions d'ions de tête (T^-) et de queue (Q^-)concentrées (donc favorisant une intensité de courant élevée), elles vont conduire à la concentration des ions A^- et B^- au sein de leurs domaines respectifs. L'isotachophorèse permet de concentrer éventuellement les ions "empilés" entre la frontière de tête et celle de queue.

Examinons la situation lors de la mise sous tension du système.

Les anions du gel de concentration (en jaune clair) et de résolution (en jaune plus foncé) sont des chlorures Cl^- de forte mobilité (µ_Cl-) (symbole = en orange).

Les anions qui sont placés derrière l'échantillon déposé sont les glycinates (symbole = en bleu ciel ) du tampon du réservoir anodique. Les glycinates pénètrent peu à peu, à la suite de l'électrophorèse, le gel de concentration ou le tampon de charge dont le pH est 6,8. A pH 6,8 la charge nette moyenne de la glycine est grossièrement de 0,1 charge élémentaire négative par glycine. A ce pH, la mobilité des anions glycinates (µ_gly) est très inférieure à celle des ions chlorures. On se retrouve donc avec un montage similaire à celui vu pour l'isotachophorèse au paragraphe 1. Les ions chlorures sont les ions très mobiles du compartiment de tête, les ions glycinates sont les ions du compartiment de queue. Et entre les deux, on a mis le dépôt avec des micelles SDS-UP (symbole = en gris) de mobilité µ_sds-up et le colorant BBP (symbole = en bleu foncé) de mobilité µ_bbp.

Et le montage a été bien conçu, en effet, on a : µ_gly   <   µ_sds-up   <   µ_bbp   <   µ_Cl-)

Si on applique ce qu'on a vu en isotachophorèse, on va obtenir le résultat suivant : il va se former un "train d'ions". Le domaine des chlorures avance suivi par le BBP puis les SDS-UP puis par la zone des glycinates".

Comme les ions chlorures et glycinates des zones de tête et de queue sont concentrés, les micelles SDS-UP vont se concentrer dans leur zone qui va devenir très fine. Et voilà ! A partir d'un dépôt de volume relativement élevé dans le puits, on va obtenir une bande très fine de micelles SDS-UP derrière une bande très fine de colorant BBP.

Conclusion : les micelles SDS-unités polypeptidiques (micelles SDS-UP) arrivent au niveau du gel de séparation très concentrés selon un "train résultat d'isotachophorèse". Ce train est le suivant :
le domaine des chlorures puis le domaine du marqueur BBP puis le domaine des micelles SDS-UP puis le vaste domaine des ions glycinate.

Puis le BBP et les micelles SDS-UP et les glycinates vont pénétrer dans le gel de résolution.

Mais le pH du gel de résolution n'est pas de 6,8 mais de 8,8. Ceci n'a aucune conséquence sur la charge des ions chlorures, du BBP et des micelles SDS-UP donc aucune conséquence sur leur mobilité. En revanche cette élévation de pH modifie considérablement la charge nette moyenne des glycinates qui prend désormais pour valeur 0,9 charge élémentaire négative (contre 0,1 à pH 6,8). La mobilité des ions glycinate s'en trouve considérablement augmentée ! Et elle devient supérieure à celle des micelles SDS-UP (fallait y penser et le mettre au point !). Et donc les ions glycinate vont passer devant les micelles SDS-UP. Le nouvel empilement d'isotachophorèse va devenir : le domaine des chlorures puis le domaine assez fin du marqueur BBP puis le le vaste domaine des ions glycinate dans lequel les micelles SDS-UP viennent de basculer. Les micelles SDS-UP se retrouvent "simples ions échantillons pas rapides" au sein d'une zone électrolytique glycinate (de pH 8,8) qui progresse vers le pôle positif (la frontière Cl^-/BBP/glycinate se déplaceant aussi, en tête et plus vite, vers le pôle positif).
Mais les micellles SDS-UP migrent désormais dans le gel de résolution qui exerce un effet de tamis moléculaire, c'en est finie de l'égalité de mobilité électrophorétique pour tous : désormais les gros vont moins vite que les petits. Le gel de résolution réalise son travail : il y a migration différenntielle des micelles SDS-UP selon leur taille, c'est à dire selon la masse moléculaire des protéines constitutives des différentes micelles.

Et voilà, fin de l'explication.