Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Bertrand MONÉGIER : Rhône Poulenc Rorer - Centre de recherche de Vitry-Alfortville - Responsable du laboratoire de spectrométrie de masse
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Lire l’articleINTRODUCTION
La détermination des masses moléculaires supérieures à 2 000 ou 3 000 daltons (Da) exige l’utilisation d’aimants à haut champ ou de spectromètres équipés d’analyseurs à temps de vol. Le premier type d’appareillage, fort coûteux, fait appel à l’ionisation par LSIMS (Liquid Secondary lon Mass Spectrometry) et reste limité à des masses inférieures à 10 000 Da ; dans le deuxième cas, l’ionisation par les produits de fission du 252Cf (PDMS - Plasma Desorption Mass Spectrometry) ne permet guère d’aller au-delà de 25 à 30 kDa, avec une précision souvent insuffisante pour vérifier sans ambiguïté la conformité des produits analysés.
Deux techniques récentes, le MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation - Time Of Flight) et l’électrospray, ont constitué une véritable révolution pour l’analyse des composés de haute masse moléculaire, tout particulièrement les peptides et les biomolécules (protéines, fragments d’ADN et d’ARN).
L’originalité de l’électrospray réside dans sa capacité à obtenir des molécules portant plusieurs dizaines de charges. La spectrométrie de masse mesure toujours le rapport de la masse d’un ion, divisé par le nombre de charges qu’il porte (m/z). Par conséquent, une protéine de 50 000 Da portant 50 charges dues à des protons est détectée à une masse apparente de 1 001 [(50 000 + 50)/50]. Autrement dit, la zone d’observation des différentes espèces ioniques est ramenée dans une gamme de rapports m/z tout à fait compatible avec l’utilisation d’analyseurs quadrupolaires.
Une autre caractéristique de l’électrospray vient du fait que le processus d’ionisation se produit en phase liquide et à la pression atmosphérique. Il est d’autre part tout à fait adapté à l’étude des composés polaires ou thermosensibles (l’ionisation se produit en effet à température ambiante). Son couplage avec les techniques chromatographiques en phase liquide était donc logique, supplantant même, tant sa réalisation est aisée, les techniques du thermospray et de l’interface à courroie mobile, délicates à mettre en œuvre et dont les applications restent, en comparaison, par trop ponctuelles.
Le nombre de publications dans ce domaine est devenu considérable, que ce soit pour l’analyse de métabolites, la caractérisation d’impuretés diverses, l’identification précoce de produits d’origine naturelle, ou encore pour l’étude de milieux biologiques complexes.
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Applications2. Interprétation des spectres
2.1 Espèces multichargées
2.1.1 Calcul de la masse moléculaire
Les spectres de molécules multichargées se présentent comme une distribution statistique autour d’une valeur qui représente l’état de charge moyen du composé. Pour un composé pur, chacun des pics du spectre représente la même molécule possédant des états de charge différents, deux ions adjacents se différenciant toujours par une seule charge [9]. Il est ainsi très facile de calculer le nombre de charges d’un pic, puis d’en déduire celui de tous les autres, pour enfin calculer la moyenne statistique de la masse moléculaire à partir de chacun des états multichargés (figure 3). Notons que tous les appareils sont équipés d’algorithmes qui effectuent ces calculs automatiquement.
HAUT DE PAGE
Les limites dans la précision de la mesure tiennent à deux paramètres essentiels : les limites de résolution spectrale et de précision imposées par les techniques de mesures physiques ainsi que la composition isotopique du composé à analyser.
Un ion monochargé comporte en effet plusieurs pics séparés d’une unité de masse correspondant à la répartition statistique des différents isotopes qui le constituent. On parle de profil isotopique et le pic contenant les isotopes les plus abondants est appelé pic monoisotopique. La complexité du profil isotopique s’accroît avec la masse moléculaire. Au-delà de 10 000 Da, le pic monoisotopique devient inexistant, et la perte de signal engendrée par le gain en résolution nécessaire à la séparation des différents isotopes est également trop importante.
Cela devient encore plus délicat lorsque l’on a affaire à des ions multichargés : l’écart entre deux isotopes diminue quand le nombre de charges portées par la molécule augmente (il peut même être directement corrélé au nombre de charges), nécessitant...
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Interprétation des spectres
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DOLE (M.), MACH (L.L.), HINES (R.L.), MOBLEY (R.C.), FERGUSSON (L.D.), ALICE (M.B.) - Molecular beams of macroions. - J. Chem. Phys. 1968, 49, p. 2240-2249.
-
(2) - MANN (M.) - Electrospray : its potential and limitations as an ionization method for biomolecules. - Org. Mass Spectrom. 1990, 25, p. 575-587.
-
(3) - ROELLGEN (F.W.), BRAMER-WEGER (E.), BUETFERING (L.) - Field ion emission from liquid solutions : Ion evaporation against electrohydrodynamic disintegration. - J. Phys. Col. (Paris). 1987, C6, 48, p. 253-256.
-
(4) - THOMSON (S.A.), IRBANE (J.V.) - Field induced ion evaporation from liquid surfaces at atmospheric pressure. - J. Chem. Phys. 1979, 71, p. 4451-4463.
-
(5) - WONG (S.F.), MENG (C.K.), FENN (J.B.) - Multiple charging in electrospray ionization of polyethylene glycols. - J. Phys. Chem. 1988, 92, p. 546.
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(6) - FENN (J.B.), MANN...
ANNEXES
Tous les constructeurs développent maintenant ce type d’interface. Les progrès réalisés en ce qui concerne l’instrumentation scientifique ont en même temps considérablement réduit le prix des appareils avec des performances encore accrues.
Comme constructeurs, on peut citer :
Waters Corporation/Micromass http://www.waters.com
MDS Sciex http://www.mdssciex.com
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