Fiche de révision : Applications de la spectrométrie de masse

📋 Plan du Cours

1. Fonctionnement du spectromètre de masse
2. Détermination de la masse moléculaire
3. Identification par empreinte peptidique
4. Préparation au séquençage protéique
5. Fragmentation en spectrométrie tandem
6. Lecture d’un spectre MS/MS

📖 1. Fonctionnement du spectromètre de masse

★ À maîtriser

• Le spectromètre de masse ionise les molécules dans une source, les accélère, les trie selon leur rapport masse-sur-charge dans un analyseur, les détecte puis traite les données par ordinateur.

Compléments

• L’échantillon analysé peut être une molécule très pure, comme une protéine purifiée, ou un échantillon complexe, comme une colonie bactérienne.

• Dans la source, les molécules passent de l’état solide à l’état gazeux par sublimation puis acquièrent un ou plusieurs protons lors de l’ionisation.

💡 Astuce mémo

Ioniser → accélérer → analyser → détecter

📖 2. Détermination de la masse moléculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Rapport masse-sur-charge : Rapport entre la masse d’un ion et sa charge, et détermine sa vitesse dans l’accélérateur et son tri dans l’analyseur.

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un ion portant z protons, le rapport masse-sur-charge vérifie $\frac{m}{z}=\frac{M_X+zM_H}{z}$, où $M_X$ est la masse de la molécule et $M_H$ la masse d’un proton.

• Les ions portant davantage de protons se déplacent plus rapidement dans la zone d’accélération que les ions moins protonés de la même molécule.

📌 La masse moléculaire finale est estimée en faisant la moyenne des masses calculées à partir des différents pics de protonation.

Compléments

• Pour un ion portant sept protons et présentant un rapport m/z de 1082, le calcul donne une masse moléculaire d’environ 7567 daltons.

💡 Astuce mémo

Un proton : plus lent ; plusieurs protons : plus rapide

📖 3. Identification par empreinte peptidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Signature peptidique : Ensemble des peptides obtenu après hydrolyse d’une protéine par une enzyme donnée, et caractéristique de cette protéine.

★ À maîtriser

• Pour identifier une protéine, on la digère avec la trypsine afin d’obtenir un ensemble spécifique de peptides, puis on mesure la masse moléculaire de ces peptides par spectrométrie de masse.

📌 L’identification repose sur la comparaison de la carte des masses des peptides analysés avec des cartes de protéines connues dans une base de données.

Compléments

• Chaque peptide peut porter un ou plusieurs protons, ce qui produit plusieurs pics correspondant à ses différentes formes protonées et permet de déterminer sa masse moléculaire.

💡 Astuce mémo

Une protéine laisse une carte de masses après digestion

📖 4. Préparation au séquençage protéique

📝 Points essentiels

• Pour séquencer une protéine trop longue, on l’hydrolyse avec une protéase afin de produire un ensemble de peptides dont les masses sont déterminées par spectrométrie de masse.

• 🔄 La sélection du peptide comprend:

  1. Ionisation des peptides
  2. Accélération des ions
  3. Tri des ions
  4. Sélection d’un peptide mono chargé particulier

💡 Astuce mémo

Hydrolyser → ioniser → sélectionner les ions monochargés

📖 5. Fragmentation en spectrométrie tandem

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectrométrie de masse en tandem : Analyse en deux étapes dans laquelle un ion précurseur sélectionné est fragmenté puis les ions fragments sont séparés selon leur rapport masse-sur-charge.

📝 Points essentiels

• 🔄 La fragmentation comprend:
  1. Introduction du peptide sélectionné dans la chambre de collision
  2. Collision en présence d’argon
  3. Rupture des liaisons peptidiques
  4. Production de fragments de tailles différentes

💡 Astuce mémo

Collision avec l’argon → rupture des liaisons peptidiques

📖 6. Lecture d’un spectre MS/MS

★ À maîtriser

📌 Dans le spectre MS/MS, les fragments mono chargés sont classés selon leur rapport masse-sur-charge, qui correspond ici à leur masse puisque leur charge vaut un.

• La séquence est lue du fragment le plus petit au fragment le plus grand, en suivant les fragments correspondant successivement à un, deux, trois acides aminés et ainsi de suite.

Compléments

📐 Formule - La masse de l’acide aminé ajouté entre deux fragments est calculée par $M_{AA}=M_{peptide\ suivant}+M_{eau}-M_{peptide\ précédent}$.

• Dans l’exemple, la différence entre les fragments donne une masse de 202,63 daltons, ce qui permet d’identifier l’acide aminé ajouté comme le tryptophane.

💡 Astuce mémo

Lire les fragments du plus petit au plus grand

📊 Tableaux de synthèse

Applications de la spectrométrie de masse