Un mélange de protéines traverse une colonne remplie de billes. Certaines protéines se fixent aux billes, tandis que d'autres la traversent. En modifiant les conditions, les protéines fixées sont libérées une à une. C'est le principe de la chromatographie, une technique de séparation et de purification des molécules biologiques. Elle constitue l'étape fondamentale du traitement en aval dans la bioproduction.

Le principe est simple. Les molécules présentent des affinités différentes pour une phase stationnaire (les billes) et une phase mobile (le liquide qui circule). Ces différences entraînent des vitesses de déplacement différentes, permettant ainsi leur séparation. Cette technique se décline en plusieurs variantes. La chromatographie d'échange d'ions sépare les molécules en fonction de leur charge. La chromatographie d'exclusion stérique les sépare en fonction de leur taille. La chromatographie d'affinité exploite une interaction de liaison spécifique, à l'instar d'un anticorps se liant à sa cible. La chromatographie d'interaction hydrophobe sépare les molécules en fonction de leur hydrophobicité.

La chromatographie est omniprésente en biotechnologie. Elle permet de purifier l'insuline, les anticorps monoclonaux et les vaccins. Elle analyse les échantillons sanguins pour y détecter des médicaments et des métabolites. Elle sépare les fragments d'ADN en vue du séquençage. C'est un outil fondamental en chimie analytique et en développement de procédés.

Le défi réside dans le passage à l'échelle industrielle. Une colonne performante en laboratoire peut s'avérer inadaptée en production. Les billes, le débit, la pression et les solutions tampons doivent être optimisés. Une seule étape de purification peut prendre des heures et coûter des milliers de dollars. La pureté obtenue justifie pleinement cet investissement.