La spectrométrie de masse pour les nuls : 10 FAQ sur la spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse est une science assez complexe. En fait, elle est si complexe que certains scientifiques tentent même de se tenir à l'écart de ses applications et se tournent vers les techniques moléculaires de base pour obtenir des réponses à leurs questions. Eh bien, chers collègues, n'ayez plus peur de la MS ! Nous sommes sur le point de répondre à 10 des questions les plus fréquemment posées (FAQ) sur la spectrométrie de masse afin de démystifier cette étonnante technologie (et de vous la faire secrètement aimer !).

Ce que vous trouverez dans cet article :

 

Question 1 : Qu'est-ce qu'un spectromètre de masse?

Un spectromètre de masse est une balance sophistiquée. Bien sûr, elle est beaucoup plus précise que votre balance de laboratoire habituelle, mais elle sert le même objectif. Lorsque vous placez quelque chose dans un spectromètre de masse, vous obtenez une liste de masses, ainsi qu'une indication de leur quantité. (Figure 1). 

 

Mass spectrometer

Figure 1: Exemple d'une analyse MS. L'appareil enregistre le rapport masse/charge (m/z) des molécules présentes dans l'échantillon. Dans cette image, vous pouvez voir que l'ion principal a un rapport m/z de 528,8371. Il est à noter que la machine est si sensible que vous pouvez voir la distribution isotopique de la molécule.

 

Dans un spectromètre de masse moderne, une molécule va rencontrer séquentiellement 3 composants principaux.

 

  1. La source ionique. Il existe plusieurs types de sources ioniques, mais nous ne nous étendrons pas trop sur ce sujet aujourd'hui. La seule chose que vous devez retenir pour une compréhension de base de la MS est que c'est là que la molécule sera ionisée (ou gagnera une charge). 
  2. L'analyseur de masse. Là encore, il existe plusieurs types d'analyseurs de masse, mais leur objectif est le même : filtrer et séparer les molécules en fonction de leur masse, à l'aide de courants électriques.
  3. Le détecteur. Le détecteur est le dernier composant du spetromètre de masse. Son rôle est de détecter le courant produit par la ou les molécules ionisées et de le transformer en une masse, en utilisant différentes stratégies.


Question 2 : Qu'est-ce que la spectrométrie de masse en tandem?

Le terme "spectrométrie de masse en tandem", ou MS/MS comme vous l'avez peut-être aussi vu, désigne une technique de spectrométrie de masse qui étudie les fragments d'une molécule d'intérêt, plutôt que la molécule elle-même. Lors d'une expérience de MS/MS, nous utilisons l'énergie du spectromètre de masse pour briser la molécule que nous voulons étudier. Le résultat est un certain nombre de fragments de molécule plus petits que nous pouvons quantifier ou utiliser pour identifier la molécule mère.

La spectrométrie de masse en tandem est couramment utilisée pour réduire les risques de présence de composés interférents qui pollueraient le signal de la molécule d'intérêt.


La théorie sous-jacente est qu'il y a moins de chances d'avoir deux molécules ayant la même masse ET les mêmes fragments que d'avoir simplement deux molécules ayant la même masse.




Question 3 : Comment la spectrométrie de masse est-elle utilisée?

Il est un peu difficile de répondre à cette question de manière concise, car il existe de nombreuses façons différentes de faire de la spectrométrie de masse. En effet, les différentes techniques de spectrométrie de masse nécessitent des protocoles de préparation des échantillons et des précautions différentes. De plus, même si l'on s'en tient à une seule technique de spectrométrie de masse, comme la LC-MS/MS, il existe plusieurs façons d'examiner votre échantillon. Par exemple, si vous voulez examiner seulement une poignée de molécules et avoir une quantification très précise, vous devrez effectuer l'extraction de vos molécules d'intérêt de la matrice qui les contient, les nettoyer, les alimenter sur la colonne de séparation, les analyser avec une méthode d'acquisition dirigée comme la MRM et obtenir le rapport de données. Cependant, si ce que vous recherchez est l'identification de milliers de protéines à partir d'un extrait cellulaire, alors la préparation, la LC et les méthodes de MS/MS seront probablement différentes. Mais si je devais décrire la façon dont la spectrométrie de masse est utilisée, je dirais ceci:

  1. Déterminez ce que vous voulez examiner avec la MS.
    • Des protéines?
    • Des métabolites?
    • Des lipides?
    • Autres?
  2. Identifiez la meilleure technique de spectrométrie de masse pour vos besoins (ou demandez à un expert 😉).
  3. Extraire et purifier les molécules de la matrice en utilisant un protocole approprié.
  4. Établir la bonne méthode d'acquisition sur le spectromètre de masse.
  5. Effectuer l'acquisition et l'analyse de données.
  6. Obtenir un rapport de données.


Question 4 : Que peut-on faire avec un spectromètre de masse?

La réponse courte est qu'avec le spectromètre de masse approprié, vous pouvez identifier et/ou quantifier presque tout ce qui est ionisable. Par exemple, comme mentionné précédemment, vous pouvez obtenir une quantification très précise d'une molécule, même à un niveau inférieur au picogramme par millilitre. Il est également possible d'obtenir une quantification relative de plusieurs milliers de protéines, avec une méthode LC-MS/MS sans marqueur appelée SWATH. Vous pouvez également obtenir la masse exacte de votre composé à des fins de contrôle de la qualité ou de recherche. Avec la bonne méthode, la spectrométrie de masse peut accomplir une multitude de choses.

 

 

Question 5 : Quelle est le degré de sensibilité d'un spectromètre de masse?

Cela dépend vraiment de la molécule qui vous intéresse et de la matrice dans laquelle elle se trouve. Mais nous pouvons dire avec certitude que les spectromètres de masse sont plutôt sensibles !

Pour une approche quantitative, le fournisseur de services établira généralement la plage linéaire de détection de votre molécule d'intérêt et tentera d'amener les échantillons à tester dans cette plage.

Pour ce faire, nous pouvons soit utiliser l'échantillon tel quel, soit le concentrer/diluer pour l'amener dans la plage linéaire. Par conséquent, il n'y a pas beaucoup de choses qui sont soit trop concentrées, soit trop faibles en concentration pour qu'un MS puisse les analyser.

Question 6 : Quand ou pourquoi utilisons-nous la spectrométrie de masse ?

Vous pouvez utiliser la spectrométrie de masse lorsque vous avez besoin de précision et/ou de résolution dans vos expériences. En outre, pour certaines applications, le MS vous permet de ne pas vous soucier de l'existence de kits ou d'anticorps pour réaliser votre étude. Pour une réponse plus approfondie à cette question, veuillez vous reporter à un autre article de blog que nous avons rédigé à ce sujet.

Question 7 : Quelle est la différence entre GC-MS, LC-MS et CE-MS ?

Les mentions GC, LC et CE devant le MS font référence à différentes méthodes de séparation des analytes avant leur entrée dans le spectromètre de masse. Dans ces cas, GC signifie chromatographie en phase gazeuse, LC signifie chromatographie en phase liquide et CE signifie électrophorèse capillaire.

 

Là encore, vous devez privilégier une méthode de séparation plutôt qu'une autre en fonction des molécules que vous souhaitez analyser et du type de séparation nécessaire.

Question 8 : La spectrométrie de masse est-elle précise ?

En théorie, oui, très précise. Encore une fois, cela dépend des compétences de l'équipe qui s'occupera de l'analyse, mais globalement, la spectrométrie de masse est l'une des méthodes de détection/quantification les plus précises qui soient. Cela peut également dépendre de l'instrument que vous utilisez. Pour faire une analogie simple, vous n'aurez pas la même qualité d'image si vous regardez votre film préféré sur une télévision des années 1990 ou sur une toute nouvelle télévision OLED 4K UHD. Il en va de même pour le spectromètre de masse. Si vous prenez un spectromètre de masse à faible résolution, vous risquez d'obtenir des résultats plus flous qu'avec un tout nouvel instrument à haute résolution.

Question 9 : La spectrométrie de masse est-elle dispendieuse ?

À première vue, on pourrait facilement croire que la spectrométrie de masse est dispendieuse, mais en réalité, ce n'est pas vraiment le cas. Si l'on considère tout ce que l'on peut tirer d'une analyse par spectrométrie de masse, elle peut constituer un bien meilleur investissement que les techniques classiques de biologie moléculaire. Vous voyez, la spectrométrie de masse en elle-même ne peut pas vraiment faire beaucoup plus que de vous donner la masse et la quantité de quelque chose dans votre échantillon. Cependant, lorsque vous la combinez avec d'autres techniques, elle peut vous en donner beaucoup pour votre argent.
Par exemple, en une injection, la MS peut fournir des informations quantitatives sur chaque partenaire d'interaction de votre protéine d'intérêt ou sur le métabolisme d'un médicament en fournissant la quantification de plusieurs de ses métabolites. Par conséquent, en une seule expérience, vous pouvez multiplier considérablement la quantité de résultats que vous obtenez.



Question 10: La spectrométrie de masse est-elle quantitative?

Si vous voulez qu'elle le soit, alors oui, la spectrométrie de masse peut être quantitative. Pour ce faire, l'opérateur choisira une méthode d'acquisition permettant la quantification de votre molécule d'intérêt. À noter que cette quantification peut être absolue ou relative. 


Conclusion

Voilà, c'est fait. Voici les dix questions les plus fréquentes que nous recevons à propos de la spectrométrie de masse. Si vous avez une question spécifique à nous poser sur la MS, n'hésitez pas à la poser dans la section des commentaires ci-dessous !


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