Spectrométrie de Masse

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1 Spectrométrie de Masse ENCPB,

2 Repères historiques 1910 : J.J. THOMSON mesure des abondances isotopiques du néon 20 et 22 (gaz). (Prix Nobel en 1906) 1938 : Premier spectre de masse d'une molécule organique : le benzène : GOHLKE réalise le premier couplage de la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse CG-SM : BECKER : ionisation chimique : première CPG-SM sur colonne capillaire 1981 : BARBER : source à bombardement d'atomes rapides FAB. Possibilité d'analyse de molécules d'intérêt biologique : HILLENKAMP : MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization). Application au séquençage de peptides : FENN : Electrospray (ESI) : permet les mesures de hautes masses moléculaires (peptides). Prix Nobel de Chimie 2002 ENCPB,

3 Principe ENCPB,

4 Ionisation-Séparation-Détection Analyse d un échantillon pur : chromatographie préalable puis : Vide ENCPB,

5 Ex. de spectres de masse ENCPB,

6 Les techniques d ionisation - Ionisation chimique - Electrospray - FAB (Bombardement par atome rapide) - Phase solide ENCPB,

7 Ionisation Chimique (IC-CI) ENCPB,

8 Ionisation Chimique La pression du gaz réactant (méthane,butane,nh 3 ) dans la source d'ions est suffisante pour entraîner des réactions de transferts de charges. Ionisation plus douce qu en IE Ions pseudomoléculaires ([M+H] + en mode positif ou [M- H] - ) en mode négatif et fragments. ENCPB,

9 Ionisation Chimique ENCPB,

10 L Electrospray ENCPB,

11 Electrospray A partir d une phase liquide tamponnée 2 processus : formation de gouttelettes Ionisation ENCPB,

12 Formation des gouttelettes ENCPB,

13 Ionisation ENCPB,

14 Positif ou négatif? Mode positif : molécules acceptant facilement des protons : protéines, peptides Mode négatif : molécules cédant facilement des protons : saccharides, oligonucléotides ENCPB,

15 Massifs multiprotonés ENCPB,

16 Estimation de la masse molaire ENCPB,

17 ENCPB,

18 ENCPB,

19 Ionisation par désorption ENCPB,

20 FAB (Bombardement par atome rapide) Ions argon ou xénon. Ionisation douce du composé. Ions quasimoléculaires (M+H) +, (M+Na) + ENCPB,

21 MALDI : Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Solide dispersé dans une matrice, irradié par un laser dont la longueur d'onde est située dans la bande d'absorption de la matrice. Désorption de molécules ionisées intactes. On peut observer l'ion : M +, (M+H) +, (M+Na) +, (M-H) -, des ions multichargés (M+2H) 2+, (M+3H) 3+, (M-3H) 3-, etc. mais peu d'ions fragments. ENCPB,

22 Désorption laser ENCPB,

23 Faible masse moléculaire Doit être source de proton afin de faciliter l ionisation Forte absorption UV pour faciliter l absorption laser Soluble en solutions aqueuses La matrice Ajout de solvants organiques pour les analytes hydrophobes 23 ENCPB, 2012

24 SELDI Présélection du composé. ENCPB,

25 Les analyseurs Quadripôles, trappes ioniques, temps de vol et les autres ENCPB,

26 Les quadripôles ENCPB,

27 Description ENCPB,

28 Lignes de champ dans un quadripôle ENCPB,

29 Parcours autorisé dans un quadripôle ENCPB,

30 ENCPB,

31 Bilan du «Quad» Gamme de masse : entre 10 et 4000 m/z. Précision : 0,1-1 m/z Vitesse de balayage : 5000 m/z /s. Octopôle : augmente la précision de guidage des ions. Le temps de vie d un ion de sa formation à sa détection est de 40 à 100 µs. ENCPB,

32 Détection des ions ENCPB,

33 Analyseur : trappe ionique ENCPB,

34 Analyseur : trappe ionique ENCPB,

35 Trappe ionique ENCPB,

36 Trappe ionique ENCPB,

37 Analyseur : FTICR Résonance Cyclotronique Ionique à Transformée de Fourier ENCPB,

38 FTICR-FTMS ENCPB,

39 Analyseur à temps de vol ENCPB,

40 Temps de vol ENCPB,

41 Station TOF ENCPB,

42 Bruker Daltonics Autoflex MALDI-TOF ENCPB,

43 Reflecteur ENCPB,

44 Mode linéaire / réflecteur ENCPB,

45 Bilan Analyseur Secteur magnétique Quadripôle TOF FTICR Domaine de masse < 5000 illimité Sensibilité **** *** **** ***** Résolution **** *** **** ***** ENCPB,

46 Tandem CID : Collision Induced Dissociation ENCPB,

47 LC-MS-MS ENCPB,

48 Influence de l énergie de collision ENCPB,

49 ENCPB,

50 ENCPB,

51 MALDI TOF-TOF ENCPB,

52 Ultraflex Brucker ENCPB,

53 MALDI-PSD Post Source Decay ENCPB,

54 Applications de la SM au séquençage peptidique Nécessité d une fragmentation supplémentaire ENCPB,

55 Acides aminés ENCPB,

56 Fragmentations peptidiques ENCPB,

57 Etude de peptides ENCPB,

58 ENCPB,

59 ENCPB,

60 ENCPB,

61 ENCPB,

62 ENCPB,

63 Analyses de résidus trypsiques par SM Figures extraites de «NOUVELLES APPROCHES DE LA SPECTROMETRIE DE MASSE EN TANDEM POUR LA CARACTERISATION DE BIOMOLECULES. APPLICATIONS A LA PROTEOMIQUE» par Elsa WAGNER, thèse de doctorat de l UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG, ENCPB,

64 Exemple ENCPB,

65 ENCPB,

66 ENCPB,

67 ENCPB,

68 ENCPB,

69 Quantification différencielle Marquage itraq (isobaric Tag for Relative and Absolute Quantification) ENCPB,

70 ENCPB,

71 ENCPB,

72 Bibliographie Spectrométrie de masse - René BOTTER, Guy BOUCHOUX - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE Couplages chromatographiques avec la spectrométrie de masse - Frédéric de MAACK, Michel SABLIER - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE ENCPB,

73 E. de HOFFMANN. J. CHARETTE. V. STROOBANT. Spectrométrie de Masse : cours et exercices corrigés. Dunod. 2ème édition, E. CONSTANTIN. P. TRALDI. D. FAVRETTO. A. SCHNELL. Spectrométrie de Masse : Principes et Applications. Technique et Documentation Lavoisier. 2ème édition, R. M. Silverstein, Spectrometric Identification of Organic Compounds, 7th Edition, Wiley, 2005, 512 p. ENCPB,

74 Sur le Net : mple_html/examples.html odemasse/interpretation-ms.pdf ENCPB,