HPLC vs UPLC

Le grand match de la chromatographie liquide !

La chromatographie liquide est une technique incontournable en chimie analytique. Voyons cet univers fascinant où chaque molécule suit un parcours unique et où les scientifiques deviennent de véritables enquêteurs traquant impuretés et substances actives avec une précision inégalée. Dans cette aventure scientifique captivante, deux géants se disputent la première place : la HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) et l’UPLC (Ultra-Performance Liquid Chromatography).

L’un est le vétéran fiable, utilisé depuis des décennies dans les laboratoires du monde entier ; l’autre est la nouvelle étoile montante, rapide et efficace, repoussant les limites de la séparation chromatographique. Mais alors, comment choisir son camp ? Faut-il rester fidèle à la robustesse éprouvée de la HPLC ou succomber à la tentation de l’UPLC et ses performances redoutables ? Pas de panique, nous allons décortiquer leurs différences, explorer leurs avantages et découvrir laquelle pourrait être votre meilleure alliée en fonction de vos besoins analytiques. Pas de panique, on va éclaircir tout ça ensemble, sans prise de tête !

L'HPLC contre l'UPLC

Définition et Principes de Base

HPLC : La doyenne de la chromatographie

Commençons par l’HPLC, ou chromatographie liquide à haute performance (en anglais, High-Performance Liquid Chromatography). Imaginez-la comme la doyenne des techniques de séparation chimique. Elle a fait ses preuves depuis des décennies et continue d'être utilisée dans de nombreux laboratoires.

• Comment ça marche ? En gros, L’HPLC utilise une phase mobile liquide (un solvant) pour entraîner un échantillon à travers une colonne remplie de minuscules particules, qu'on appelle la phase stationnaire. Les différents composants de l'échantillon interagissent différemment avec cette phase stationnaire, ce qui les sépare. C'est un peu comme un parcours d'obstacles où chaque molécule a sa propre vitesse.
• Les caractéristiques de L’HPLC :
• Pression : Elle fonctionne avec des pressions allant jusqu'à environ 400 à 600 bars, soit 6000 psi.
• Taille des particules : Les particules dans la colonne sont généralement de l'ordre de 3 à 5 µm.
• Débit : Les débits sont de l'ordre de 0.5 à 2 mL/min.
• Applications : L’HPLC est polyvalente. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, comme l'analyse de la qualité de l'eau, la détection d'impuretés dans les médicaments, l'analyse d'aliments, les analyses environnementales, et la recherche. C'est une méthode bien établie et économique, avec un développement de méthode bien rodé.
• Avantages : Elle est robuste, polyvalente et facile à utiliser avec un large choix de colonnes et de détecteurs. Les coûts sont généralement plus abordables, et le transfert de méthode est assez simple.

UPLC : La jeune prodige de la chromatographie

Maintenant, place à l'UPLC, ou chromatographie liquide ultra-performante (en anglais, Ultra-Performance Liquid Chromatography). On peut la considérer comme la petite sœur hyperactive de L’HPLC, avec de nouvelles technologies pour repousser les limites.

• Comment ça marche ? L'UPLC reprend les mêmes principes que L’HPLC, mais en utilisant des pressions beaucoup plus élevées et des particules plus petites dans la colonne. Cela permet d'obtenir des séparations plus rapides, plus efficaces et avec une meilleure sensibilité. C'est un peu comme si on avait optimisé le parcours d'obstacles pour que chaque molécule aille plus vite.
• Les caractéristiques de l'UPLC :
• Pression : Elle fonctionne avec des pressions allant jusqu'à 15 000 psi, soit environ 1000 bars.
• Taille des particules : Les particules dans la colonne sont généralement inférieures à 2 µm, souvent autour de 1.7 ou 1.8 µm.
• Débit : Les débits sont généralement plus faibles que ceux de L’HPLC, par exemple de 0.2 à 0.7 mL/min.
• Applications : L'UPLC est particulièrement adaptée pour l'analyse d'échantillons complexes, comme les produits pharmaceutiques, les compléments alimentaires, les échantillons biologiques et environnementaux. Elle est souvent utilisée pour la recherche et le développement.
• Avantages : Elle offre une meilleure résolution, une sensibilité accrue, des temps d'analyse plus rapides, et une moindre consommation de solvant. Les pics sont plus fins, ce qui permet une meilleure précision des résultats.

Historique de la Chromatographie Liquide

HPLC

• L’HPLC, également connue sous le nom de chromatographie liquide à haute pression, est une technique d'analyse largement utilisée dans les laboratoires depuis 30 ans. Elle a été introduite en 1967 et est devenue un incontournable des laboratoires d'analyse des années 1980 au début des années 2000.

UPLC

• L'UPLC est une évolution de L’HPLC, introduite au milieu des années 2000, qui offre de meilleurs débits et une meilleure résolution avec des vitesses d'analyse plus rapides. Elle est considérée comme le successeur de L’HPLC.

 Les différences clés : Le match en détail

Maintenant que vous avez une idée de ce que sont L’HPLC et l'UPLC, comparons-les point par point :

• Pression : C'est la différence la plus flagrante. L'UPLC fonctionne à des pressions bien plus élevées que L’HPLC. On parle de 15 000 psi pour l'UPLC contre 6000 psi maximum pour L’HPLC. C'est comme si on avait un moteur de Formule 1 comparé à une voiture de tourisme.
• Taille des particules : L'UPLC utilise des particules plus petites dans la colonne (en dessous de 2 µm) que L’HPLC (3 à 5 µm). C'est comme si on utilisait des billes de plus en plus petites pour faire passer l'échantillon, ce qui augmente la pression de fonctionnement, la surface de contact et améliore la séparation.
• Temps d'analyse : L'UPLC est beaucoup plus rapide que L’HPLC. On parle de temps d'analyse réduits de moitié, voire plus. C'est un atout majeur pour les laboratoires qui doivent analyser de nombreux échantillons.
• Résolution : L'UPLC offre une meilleure résolution que L’HPLC. Elle permet de séparer des composés très similaires, ce qui est essentiel pour une analyse précise. Les pics sont plus fins et plus nets, ce qui facilite leur identification et leur quantification.
• Sensibilité : L'UPLC est plus sensible que L’HPLC. Elle peut détecter de plus faibles concentrations de composés, ce qui est très utile pour l'analyse de traces.
• Consommation de solvant : L'UPLC consomme moins de solvant que L’HPLC. C'est un avantage économique et écologique non négligeable, surtout avec les préoccupations actuelles sur l'environnement.
• Débit et efficacité : L'UPLC a généralement des débits plus faibles que L’HPLC, mais grâce à la petite taille des particules et à la haute pression, elle permet des séparations plus rapides et plus efficaces. Elle permet d'obtenir des pics plus fins et plus nets, ce qui améliore la résolution et la sensibilité.
• Colonnes : Les colonnes utilisées en UPLC sont spécialement conçues pour résister aux hautes pressions. Elles ont généralement un diamètre interne plus petit que les colonnes HPLC. Les colonnes UPLC sont plus coûteuses, mais elles permettent d'obtenir des performances supérieures. Il est crucial de noter que les colonnes UPLC ne peuvent pas être utilisées sur un système HPLC et inversement.
• Coût : L'investissement initial pour un système UPLC est généralement plus élevé que pour un système HPLC. Cependant, l'UPLC peut s'avérer plus économique à long terme grâce à sa faible consommation de solvant et ses temps d'analyse plus courts.

Caractéristique	HPLC	UPLC
Pression	Jusqu'à 400-600 bars	Jusqu'à 1000 bars ou plus
Taille des particules	3-5 µm	< 2 µm
Temps d'analyse	Plus long	Plus court
Résolution	Moins élevée	Plus élevée
Sensibilité	Moins sensible	Plus sensible
Consommation solvant	Plus élevée	Plus faible
Débit	Plus élevée	Plus faible
Efficacité	Séparation rapide et pics fins et plus net	Séparation longue et pics souvent à retravailler
Colonnes	Diamètre interne plus petit, résistantes et plus coûteuses	Diamètre interne plus grand, moins résistante et moins coûteuses
Coût initial	Moins élevé	Plus élevé

Avantages

• Les avantages détaillés de L’HPLC :
• Accessibilité : Les systèmes HPLC sont généralement moins chers à l'achat et à l'entretien que les systèmes UPLC. C'est un facteur important pour les laboratoires avec des budgets limités.
• Facilité de mise en œuvre : La méthode est bien connue, avec une grande variété de colonnes et de matériel disponibles. Cela facilite le développement de méthodes d'analyse et le transfert de méthodes entre laboratoires.
• Compatibilité avec une large gamme d'échantillons : L’HPLC peut analyser une grande variété d'échantillons et de matrices. Elle est moins sensible aux particules et aux impuretés dans les échantillons, ce qui la rend adaptée pour des échantillons complexes.
• Robustesse : L’HPLC est une technique robuste qui peut fonctionner correctement dans une large gamme de conditions. Les systèmes sont moins sensibles aux pannes et sont plus faciles à réparer et à entretenir que les systèmes UPLC.
• Scalabilité : Les méthodes HPLC sont plus facilement adaptables pour des applications à plus grande échelle ou pour la chromatographie préparative.

• Les avantages détaillés de l'UPLC :
• Temps d'analyse réduits : L'UPLC permet d'obtenir des résultats beaucoup plus rapidement que L’HPLC. Cela est dû à l'utilisation de particules plus petites et de pressions plus élevées. Dans certains cas, les temps d'analyse peuvent être divisés par deux, voire par trois, ce qui augmente considérablement le débit d'échantillons dans un laboratoire.
• Résolution accrue : L'UPLC offre une meilleure séparation des composés. Cela est dû à la taille plus petite des particules, qui augmente la surface de contact avec l'échantillon. On obtient des pics chromatographiques plus fins et plus nets, ce qui facilite l'identification et la quantification des composés.
• Sensibilité améliorée : L'UPLC permet de détecter des concentrations plus faibles d'analytes. Cela est crucial pour l'analyse de traces, où l'on cherche à détecter des composés présents en très faibles quantités.
• Moindre consommation de solvant : L'UPLC utilise moins de solvant que L’HPLC. C'est un avantage économique et écologique important, car les solvants sont coûteux et peuvent avoir un impact négatif sur l'environnement.
• Meilleure qualité des données : Grâce à sa résolution et à sa sensibilité accrues, l'UPLC permet d'obtenir des résultats plus précis et plus fiables.
• L'UPLC est utilisée pour des échantillons plus complexes, y compris des compléments alimentaires et des échantillons biologiques.
• L'UPLC est devenue une technique privilégiée dans les industries pharmaceutiques et environnementales en raison de sa capacité à analyser rapidement un grand nombre d'échantillons.

Inconvénients

Bien sûr, chaque technique a aussi ses inconvénients.

• Les inconvénients de L’HPLC :
• Les temps d'analyse sont plus longs.
• La résolution et la sensibilité sont moins élevées que celles de l'UPLC.
• La consommation de solvant est plus importante.
• Les inconvénients de l'UPLC :
• Elle peut être plus coûteuse à l'achat et à la maintenance.
• Le transfert de méthodes HPLC vers UPLC peut nécessiter des ajustements, une optimisation et un développement supplémentaires.
• Les colonnes UPLC peuvent être plus chères et moins disponibles que les colonnes HPLC.
• Les systèmes UPLC sont plus sensibles aux particules et peuvent se boucher plus facilement.
• Elle nécessite une formation plus spécialisée pour les opérateurs.
• Elle a une capacité de chargement d'échantillon limitée.

Leurs domaines d’application  

HPLC : La fiabilité éprouvée, un choix judicieux dans de nombreux cas

Comme nous l'avons mentionné, L’HPLC est une technique bien établie, utilisée depuis des décennies dans de nombreux laboratoires. Sa polyvalence et sa robustesse en font un choix fiable pour une grande variété d'applications.

• Applications plus spécifiques de L’HPLC :
• Contrôle qualité pharmaceutique : L’HPLC est couramment utilisée pour vérifier la pureté et la stabilité des médicaments, en s'assurant qu'ils ne contiennent pas d'impuretés et qu'ils conservent leur efficacité au fil du temps. Elle permet d'analyser la composition des produits pharmaceutiques et d'identifier les ingrédients actifs.
• Analyse des aliments et des boissons : L’HPLC est également employée pour analyser la composition des aliments, détecter les additifs et les contaminants, comme les pesticides. Elle est essentielle pour garantir la sécurité et la qualité des produits que nous consommons.
• Surveillance environnementale : L’HPLC est utilisée pour détecter les polluants dans l'eau, l'air et le sol. Elle joue un rôle crucial dans la protection de notre environnement et la surveillance des niveaux de contamination.
• Recherche clinique : L’HPLC est utilisée dans les laboratoires d'analyse médicale pour mesurer les niveaux de biomarqueurs dans le sang, l'urine et d'autres fluides biologiques. Cela permet d'aider au diagnostic de maladies ou de suivre l'efficacité d'un traitement.
• Analyse médico-légale : Elle est utilisée pour identifier des substances telles que les drogues, les médicaments ou des produits toxiques dans des échantillons médico-légaux.

UPLC : La performance à l'état pur, un atout pour des analyses complexes

L'UPLC, quant à elle, est la technique de pointe qui a révolutionné la chromatographie liquide. Grâce à ses performances supérieures, elle est devenue un outil indispensable dans de nombreux domaines, notamment dans la recherche et le développement.

• Applications plus spécifiques de l'UPLC :
• Développement de médicaments : L'UPLC est idéale pour analyser des composés pharmaceutiques, étudier leur métabolisme, leur pharmacocinétique et leur pharmacodynamique. Son efficacité est essentielle pour accélérer la mise sur le marché de nouveaux médicaments.
• Protéomique et peptidomique : L'UPLC est très utilisée pour l'analyse des protéines et des peptides, notamment pour identifier des biomarqueurs et étudier les interactions protéiques. Sa haute résolution permet de séparer des molécules très similaires.
• Métabolomique : L'UPLC est employée pour l'analyse métabolique, c'est-à-dire l'étude des petites molécules impliquées dans les processus métaboliques. Cette approche est essentielle pour comprendre le fonctionnement des systèmes biologiques et pour identifier des cibles thérapeutiques potentielles.
• Analyse des compléments alimentaires : L'UPLC permet d'analyser la composition des compléments alimentaires, en détectant notamment la présence de composés actifs et d'impuretés.
• Surveillance environnementale avancée : L'UPLC est utilisée pour la détection de polluants à faibles concentrations, ce qui permet une surveillance plus fine de l'environnement.

Et l'UHPLC dans tout ça ?

Vous avez peut-être aussi entendu parler de l'UHPLC (chromatographie liquide à ultra-haute performance). En fait, l'UHPLC est un terme générique qui englobe les techniques de chromatographie liquide fonctionnant à des pressions élevées et utilisant de petites particules. L'UPLC est en réalité une marque d'UHPLC développée par Waters Corporation. On peut dire que l'UPLC est un type particulier d'UHPLC.

·         Points communs : L'UPLC et l'UHPLC partagent les mêmes principes fondamentaux : l'utilisation de hautes pressions et de petites particules pour obtenir des séparations plus rapides et plus efficaces.

·         Différences : L'UPLC est la technologie spécifique de Waters, avec des caractéristiques de conception et des optimisations propres à leurs instruments et colonnes.

·         Compatibilité : Les méthodes et les colonnes développées pour l'UPLC peuvent être compatibles avec d'autres systèmes UHPLC, mais des ajustements peuvent être nécessaires en raison de différences matérielles.

Choix entre HPLC et UPLC

La chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et la chromatographie liquide ultra-performante (UPLC) sont deux techniques de chromatographie liquide utilisées pour séparer les composants d'un mélange.

Le choix entre les deux dépend de vos besoins spécifiques, de votre budget et de vos objectifs analytiques.

• L’HPLC reste un choix pertinent pour :
• Les laboratoires avec des budgets limités.
• Les analyses de routine et les contrôles qualité.
• Les échantillons simples et les matrices moins complexes.
• Les laboratoires ayant déjà une expertise et des méthodes validées avec l’HPLC.
• Les applications où la vitesse n'est pas le facteur le plus critique.
• Les laboratoires ayant besoin de méthodes facilement transférables.
• L'UPLC est un choix de premier ordre pour :
• Les laboratoires ayant besoin d'une haute résolution et d'une sensibilité accrue.
• Les analyses d'échantillons complexes et les matrices difficiles.
• Les laboratoires qui doivent traiter un grand nombre d'échantillons rapidement.
• Les laboratoires soucieux de réduire leur consommation de solvant.
• Les laboratoires de recherche et développement qui doivent repousser les limites de l'analyse.

Autres informations importantes pour le choix

• Les deux techniques partagent des niveaux similaires d'exactitude et de précision.
• Les deux méthodes utilisent un solvant liquide comme phase mobile.
• Les deux méthodes sont utilisées pour l'identification et la quantification.
• L'UHPLC (chromatographie liquide ultra haute performance) est une autre méthode similaire à l'HPLC, utilisant des tailles de particules plus petites et des pressions plus élevées pour des séparations plus rapides et plus efficaces.
• UPLC est la marque de la technologie UHPLC développée par Waters Corporation.
• La méthode et les colonnes UPLC ne peuvent pas être utilisées pour L’HPLC.
• Les colonnes HPLC ne peuvent pas être utilisées pour l'UPLC.
• L'UPLC est devenu le système le plus populaire.
• L'UPLC peut également être utilisé pour la chromatographie en phase gazeuse.

Le futur de la chromatographie liquide

L'HPLC et l'UPLC continuent d'évoluer avec de nouvelles améliorations à venir. On parle notamment de :

• Nano-technologies et microfluidique : pour réduire les quantités d'échantillon et de solvant.
• Intelligence artificielle et apprentissage machine : pour optimiser les méthodes et améliorer la précision.
• Développement durable : pour réduire l'impact environnemental de ces techniques.
• Chromatographie multidimensionnelle : pour analyser des échantillons encore plus complexes.

Conclusion : Et le gagnant est…

Eh bien, mes chers chromatographes en herbe, après ce duel digne d’un blockbuster scientifique, la réponse est claire : il n’y a pas de perdant !

L’HPLC, avec sa robustesse et sa polyvalence, reste la valeur sûre, le bon vieux diesel qui ne vous lâche pas en route. L’UPLC, quant à elle, est la Formule 1 de la chromatographie, rapide, précise et un brin capricieuse.

En fin de compte, tout dépend de votre budget, de vos besoins analytiques et de votre patience à jouer avec les paramètres chromatographiques. Alors, que vous soyez plutôt “old school” avec la HPLC ou que vous aimiez la vitesse avec l’UPLC, sachez que dans les deux cas, vous êtes entre de bonnes colonnes !

Et surtout… pensez à bien rincer vos systèmes avant d’éteindre les lumières du labo !

Note de l’Auteur

Cet article, je l’ai écrit en essayant de démystifier ces deux techniques que l’on oppose souvent à tort. Car au fond, HPLC et UPLC ne sont pas rivales, elles sont complémentaires !

Si ce papier vous a éclairé, fait sourire, ou même donné envie d’aller bidouiller un gradient d’élution, alors mission accomplie ! N’hésitez pas à partager vos expériences, vos anecdotes ou même vos galères chromatographiques – parce qu’on sait tous qu’un pic fantôme est souvent plus terrifiant qu’un film d’horreur…

À bientôt pour une nouvelle plongée dans le monde merveilleux des sciences analytiques !

Reda LOURGUIOUI