| La spectromètrie de masse |
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a. Principe de la spectromètrie de masse b. Description d'un spectromètre de masse |
c. Différents types de sources ionisantes d. The molecular mass : Different definitions used by chemists, biochemists and mass spectrometrists |
| Voir un cours sur la spectromètrie de masse appliquée à la protéomique (analyse du contenu des protéines d'un échantillon). |
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a. Principe de la spectromètrie de masse L'échantillon est introduit dans une enceinte sous vide, il y est vaporisé puis soumis au bombardement d'un canon à électrons de grande énergies. Un électron est arraché aux molécules et on obtient une espèce qui est à la fois un cation (ion positif) et un radical libre (nombre impair d'électrons), que l'on appelle ion moléculaire, M+*: M + e- (énergie 70 eV) <==> M+* + 2 e- Remarque : la masse de l'ion moléculaire est aussi la masse moléculaire de la molécule intacte, appelée aussi ion parent (voir rappel sur cette notion). L'énergie du faisceau ionisant fragmente l'ion moléculaire par rupture des liaisons les plus faibles avant les liaisons les plus fortes et donne naissance à des ions positifs de masse plus faible, qui pourront se fragmenter à nouveau (exemple : spectrométrie de masse en "tandem" - MS/MS). Ces ions sont ensuite accélérés dans un champ électrique et/ou magnétique, puis dirigés entre les pôles d'un aimant selon une trajectoire circulaire qui dépend de leur rapport masse/charge (m/z). En faisant varier le champ électrique, on fait ainsi varier la vitesse des ions moléculaires et donc leur vitesse, on peut les faire parvenir au détecteur par ordre croissant de rapport m/z. Etant donne que z est pratiquement toujours égal à 1, on obtient une mesure de la masse de tous les fragments et de la molécule initiale. On obtient un grand nombre de pics, tous de masse inférieure à celle de l'ion moléculaire. Cet ensemble constitue un diagramme de fragmentation. Les groupements fonctionnels possèdent un diagramme de fragmentation qui leur sont propres. Dans un spectre de masse, la hauteur relative des pics indique l'abondance relative des espèces, et donne une indication de la facilité relative de leur formation. |
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b. Description d'un spectromètre de masse Un spectromètre de masse est constitué de cinq parties principales : Le système qui introduit l'échantillon dans le spectromètre de masse (par exemple un système de chromatographie en phase gazeuse ("gaz chromatography" - GC). La source d'ions dans laquelle les molécules sont ionisées après bombardement électronique. Il existe plusieurs méthodes d'ionisation, le choix de celle-ci est directement lié à la nature de l'échantillon et au type d'analyse souhaitée : pour l'analyse des protéines, le MALDI ("Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation") et l'ESI ("ElectroSpray Ionisation") sont utilisés. L'analyseur qui réalise le tri des fragments en fonction du rapport masse/charge par l'application d'un champ magnétique et/ou électriqueen protéomique : pour l'analyse des protéines, les détecteurs sont la trappe à ions (IT), le temps de vol (TOF), le quadrupôle (MS ou Q).
Source : La spectrometrie de Masse Un détecteur qui collecte les ions (fragments) qui arrivent à des temps différents en fonction du rapport M/z et qui amplifie le signal associé aux ions. Un ensemble informatique de traitement des données qui permet de transformer les informations reçues par le détecteur en spectre de masse. La figure ci-dessous représente le spectre de masse de l'ester méthylique de l'acide abiétique, constituant majoritaire de la colophane.
Source : La spectrometrie de Masse |
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c. Différents types de sources ionisantes Ionisation par désorption au laser d'une matrice ("Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation" - MALDI) : ce système vaporise et ionise les grosses molécules biologiques dispersées dans une matrice solide comme l'acide nicotinique (chromophore) qui absorbe l'excès d'énergie (figure ci-dessous).
Source : La spectrometrie de Masse Electrospray (ESI) : contrairement à toutes les autres sources précédentes, l'ionisation des molécules se déroule à pression atmosphérique et température ambiante, c'est donc la plus douce de toutes les méthodes. Le composé est généralement dissout dans une solution aqueuse. La solution est introduite dans la source par l'intermédiaire d'un capillaire d'environ 50 mm de diamètre. Sous l'action d'un gaz nébuliseur (N2), et celle conjuguée d'un champ électrique, on crée un fin brouillard de gouttelettes polychargées. On peut citer aussi :
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