Spectrométrie de masse et métabolomique

Spectrométrie de masse et métabolomique

La spectrométrie de masse est une méthode de mesure bien établie et connue en biologie. Le prin cipe de base de cette technologie est qu’un échantillon est exposé à une source d’ionisation afin d’en analyser les molécules composantes. La première étape de l’acquisition du spectre de masse d’un échantillon donné est l’ionisation. Les sources varient selon l’application, mais le principe reste le même.

Les molécules de l’échantillon sont exposées à cette source, qui va ioniser les molécules en tières et parfois causer la fragmentation des molécules et permettre l’ionisation de ses fragments. Les ions ainsi formés sont ensuite transportés par un champ électrique. On pratique ensuite une sélection des ions.

Ce procédé est généralement fait par des quadripôles électrostatiques qui vont éjecter tous les ions circulant à travers le champ magnétique qui ont un ratio de masse sur charge (m/z) inférieur ou supérieur à la fenêtre de masses désirée. Le quadripôle va aussi sélectionner si l’on mesure seule ment les ions positivement chargés ou négativement chargés.

Les ions restants sont ensuite acheminés vers le détecteur. Le détecteur enregistre ensuite les ions qui frappent sa surface. Cela permet de me surer le ratio de masse sur charge ainsi que le nombre d’ions frappant le détecteur. Un schéma du fonctionnement interne de base d’un spectromètre de masse est présenté à la figure 0.1.

La spectrométrie de masse est utilisée dans une grande variété d’applications dans les domaines scien 1 FIGURE 0.1– Schéma du fonctionnement interne d’un spectromètre de masse Synapt-G2 Si de Waters Corporation tifiques. Entre autres, on retrouve des applications telles que la datation au carbone 14, le contrôle de qualité de l’eau en vérifiant la présence ou l’absence de molécules contaminantes et plusieurs applica tions en biologie.

Ces applications biologiques peuvent être cliniques, telles que la détection de drogue dans un échantillon sanguin ou d’urine ou bien à détecter des biomarqueurs spécifiques. D’autres ap plications sont utilisées en recherche. Parmi ses applications, notons plusieurs utilisations en protéo mique qui permettent de vérifier l’interaction entre une protéine et d’autres molécules, l’identification de protéines par la masse de leurs fragments ou bien le suivi de réactions enzymatiques.

Dansle projet décrit ici, l’instrument utilisé pour faire l’acquisition des spectres de masse est le Synapt G2 Si de Waters Corporation. Le mode d’acquisition pour les expériences décrites dans ce mémoire était en mode temps de vol (Time of Flight, TOF). Ce mode signifie que le ratio masse sur charge des ions est calculé à partir de leur temps de vol dans l’instrument. Ce calcul est fait selon le principe que le champ électrique dans l’instrument est constant et le même pour tous les ions.

Ainsi, plus une molécule est légère, plus elle va voyager rapidement à travers le champ. Aussi, plus une molécule est chargée, plus elle va voyager rapidement. Ainsi, le ratio de masse sur charge est proportionnel au temps que l’ion prend pour parcourir la distance connue de l’instrument. En général, la spectrométrie de masse vise à identifier la présence, et si possible la quantité, d’un métabolite connu en analysant l’intensité d’un pic qui lui est associé dans le spectre.

La technique du MS/MS consiste à sélectionner un delta masse, en uma ou en Dalton, autour d’un pic associé au métabolite d’intérêt, et ensuite de fragmenter une seconde fois cette molécule afin de pouvoir ob server les différents fragments de la molécule d’intérêt. Ces fragments se nomment les ions filles.

Cette technique aide grandement à identifier dont on connait le pic associé dans le spectre de masse. Au contraire, l’approche utilisée dans ce projet est beaucoup plus large bande, c’est-à-dire que notre objectif ne sera pas d’identifier la présence ou l’absence d’une molécule particulière, mais de cher cher des signatures dans le spectre associé à un échantillon prélevé chez un individu.

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