La spectrométrie de masse est une technique analytique largement utilisée dans divers domaines tels que la chimie, la biologie, la pharmacologie et l’environnement pour identifier et quantifier les molécules présentes dans un échantillon. L’une de ses applications spécifiques est la MS/MS ou spectrométrie de masse en tandem, permettant d’identifier avec précision des ions issus de molécules complexes.
Principe de base de la spectrométrie de masse
Avant d’entrer dans le vif du sujet concernant la spectrométrie de masse en tandem, il convient de comprendre brièvement le principe de base de la spectrométrie de masse. Cette méthode consiste à ioniser des molécules présentes dans un échantillon puis à les séparer en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z). Le signal généré par ces ions est ensuite amplifié et détecté, ce qui permet d’obtenir un spectre de masse représentant les différentes espèces ioniques présentes dans l’échantillon.
Ions et fragmentation
Pour ioniser l’échantillon, plusieurs techniques peuvent être utilisées, telles que l’ionisation par électrospray (ESI), l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) ou encore la désorption/ionisation assistée par laser (MALDI). Ces méthodes permettent de former des ions cationiques ou anioniques, qui seront ensuite analysés par le spectromètre de masse.
Lors du processus d’ionisation, il peut également se produire une fragmentation des molécules, conduisant à la formation d’ions « fille » de plus faible masse. Cette fragmentation est souvent exploitée pour obtenir des informations structurales sur les molécules en utilisant des méthodes spécifiques telles que la MS/MS ou spectrométrie de masse en tandem.
La spectrométrie de masse en tandem (MS/MS)
La MS/MS est une technique qui combine deux étapes successives de spectrométrie de masse, permettant ainsi d’améliorer l’identification et la caractérisation des ions analysés. Dans un premier temps, les ions « parent » (issus de l’échantillon initial) sont séparés grâce à leur rapport m/z et sélectionnés par un premier analyseur de masse. Dans un second temps, ces ions parent sont fragmentés pour donner naissance aux ions « fille », dont le rapport m/z sera mesuré par un second analyseur de masse.
Le fait d’obtenir ainsi un spectre de masse des ions « fille » issus d’un même ion « parent » permet d’augmenter considérablement la précision et la sensibilité de l’analyse. En outre, cela facilite grandement l’interprétation des spectres en évitant les ambiguïtés possibles liées à la présence d’espèces isobariques.
Fragmentation et collision
Les ions « parent » peuvent être fragmentés selon différentes méthodes, la plus courante étant la dissociation par collision (CID) ouvrant sur un large panel d’applications et de domaines analytiques.
- Dissociation par collision (CID) : Dans cette méthode, les ions sont accélérés sous l’effet d’un champ électrique puis soumis à des collisions avec un gaz inert, souvent de l’hélium ou de l’azote. Ces collisions favorisent la rupture de certaines liaisons chimiques dans la molécule et conduisent ainsi à la formation d’ions « fille ».
- Photodissociation (PD) : Cette technique repose sur l’absorption d’énergie lumineuse (photons) par les ions parent, ce qui conduit à une excitation électronique et donc à la rupture des liaisons chimiques pour produire les ions « fille ».
- Electron Transfer Dissociation (ETD) : Cette méthode implique des transferts d’électrons entre les ions parent et des anions permettant ainsi leur fragmentation par formation de radicaux libres et d’autres espèces réactives.
Applications de la spectrométrie de masse en tandem
La spectrométrie de masse en tandem est largement utilisée dans différentes applications où une précision et une sensibilité accrues sont nécessaires :
- Protéomique : L’identification et le séquençage des peptides et des protéines constituent l’une des principales applications de la MS/MS. Les informations obtenues sur les ions « fille » issus de la fragmentation des peptides permettent de déterminer leur séquence en acides aminés et, ainsi, d’identifier la protéine.
- Métabolomique : La MS/MS est utilisée pour étudier les métabolites présents dans un échantillon biologique, tels que les lipides ou les métabolites secondaires. Les données obtenues sur les ions « fille » permettent d’identifier ces molécules avec une grande précision, même lorsqu’elles sont présentes à des concentrations très faibles.
- Pharmacocinétique : La quantification des médicaments dans des matrices complexes telles que le plasma sanguin constitue une autre application de la spectrométrie de masse en tandem. Grâce à sa sensibilité et sa spécificité, cette technique permet de surveiller efficacement les niveaux de médicaments dans l’organisme afin d’évaluer leur absorption, leur distribution, leur métabolisme et leur élimination.
En somme, la spectrométrie de masse en tandem offre une méthode robuste, puissante et polyvalente pour l’étude et l’identification de molécules complexes dans divers domaines tels que la santé, l’environnement ou encore la recherche fondamentale.